Phương pháp mới sử dụng sợi tinh thể na-nô để giảm hao phí năng lượng
Thứ sáu, 27/04/2012 - 09:59
Các nhà nghiên cứu đang phát triển một phương pháp sử dụng công nghệ na-nô để thu năng lượng từ các đường truyền tỏa nhiệt hay các thiết bị động cơ, nhờ vậy có thể lấy lại năng lượng hao phí từ các xí nghiệp, nhà máy sản xuất năng lượng và ô tô.
Các nhà nghiên cứu đang phát triển một phương pháp sử dụng công nghệ na-nô để thu năng lượng từ các đường truyền tỏa nhiệt hay các thiết bị động cơ, nhờ vậy có thể lấy lại năng lượng hao phí từ các xí nghiệp, nhà máy sản xuất năng lượng và ô tô.
Ông Yue Wu, giảng viên khoa Kỹ thuật hóa học trường Đại học Purdue nói: “Một sự thật không mong muốn là tới 58% năng lượng tạo ra ở Mỹ bị hao phí dưới dạng nhiệt. Nếu có thể lấy lại chỉ 10% lượng nhiệt hao phí này, chúng ta cũng có thể giảm được đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải phát ra từ các nhà máy.”
Các nhà nghiên cứu đã bọc bên ngoài lớp sợi thủy tinh một vật liệu “nhiệt điện” mới do họ phát triển. Khi vật liệu “nhiệt điện” bị làm nóng ở một phía thì các electron sẽ di chuyển tới phía mát hơn và tạo ra dòng điện.
Lớp sợi thủy tinh này được nhúng vào một dung dịch bao gồm các tinh thể na-nô của hợp chất chì Teluric và sau đó trải qua quá trình nung nóng để gắn kết các tinh thể với nhau.
Những lớp sợi này có thể được bọc xung quanh các đường ống công nghiệp trong các xí nghiệp, các nhà máy năng lượng cũng như động cơ ô tô và hệ thống xả khí của máy móc để lấy lại một lượng lớn năng lượng hao phí. Theo ông Wu, công nghệ “thu năng lượng” này có thể giảm đáng kể lượng nhiệt mất đi.
Phát hiện này được trình bày chi tiết trong một bài nghiên cứu xuất hiện trên tạp chí Nano Letters. Tác giả bài viết gồm có ông Yue Wu, Haoran Yang, Daxin Liang, một sinh viên trao đổi ở Purdue tới từ Đại học Jilin (Trung Quốc) và Scott Finefrock, một cựu sinh viên của Purdue.
Thiết bị mới này khá linh hoạt có thể thích hợp với các hình dáng đa dạng của động cơ và các ống xả thải trong khi chỉ sử dụng một tỷ lệ vật liệu nhỏ hơn so với các thiết bị nhiệt điện truyền thống.
Ông Wu cho biết : “Phương pháp này có hiệu suất tương đương với các vật liệu nhiệt điện truyền thống nhưng đòi hỏi sử dụng ít nguyên liệu hơn, nhờ vậy cắt giảm chi phí và khả thi cho việc sản xuất đại trà.”
Kỹ thuật mới này hứa hẹn một phương pháp có thể áp dụng trên quy mô lớn cho các quá trình công nghiệp và tạo điều kiện cho quá trình sản xuất hàng loạt.
Công việc cần làm sắp tới là tập trung vào quá trình nung ở nhiệt độ cao để cải thiện hiệu suất. Các nhà nghiên cứu cũng sẽ thí nghiệm những phương pháp khác nhau để có thể tạo ra một lớp bọc ngoài polyme thay vì thủy tinh.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ tài trợ Khoa học Quốc gia và Bộ năng lượng Hoa Kỳ.
Ông Yue Wu, giảng viên khoa Kỹ thuật hóa học trường Đại học Purdue nói: “Một sự thật không mong muốn là tới 58% năng lượng tạo ra ở Mỹ bị hao phí dưới dạng nhiệt. Nếu có thể lấy lại chỉ 10% lượng nhiệt hao phí này, chúng ta cũng có thể giảm được đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải phát ra từ các nhà máy.”
Các nhà nghiên cứu đã bọc bên ngoài lớp sợi thủy tinh một vật liệu “nhiệt điện” mới do họ phát triển. Khi vật liệu “nhiệt điện” bị làm nóng ở một phía thì các electron sẽ di chuyển tới phía mát hơn và tạo ra dòng điện.
Lớp sợi thủy tinh này được nhúng vào một dung dịch bao gồm các tinh thể na-nô của hợp chất chì Teluric và sau đó trải qua quá trình nung nóng để gắn kết các tinh thể với nhau.
Những lớp sợi này có thể được bọc xung quanh các đường ống công nghiệp trong các xí nghiệp, các nhà máy năng lượng cũng như động cơ ô tô và hệ thống xả khí của máy móc để lấy lại một lượng lớn năng lượng hao phí. Theo ông Wu, công nghệ “thu năng lượng” này có thể giảm đáng kể lượng nhiệt mất đi.
Phát hiện này được trình bày chi tiết trong một bài nghiên cứu xuất hiện trên tạp chí Nano Letters. Tác giả bài viết gồm có ông Yue Wu, Haoran Yang, Daxin Liang, một sinh viên trao đổi ở Purdue tới từ Đại học Jilin (Trung Quốc) và Scott Finefrock, một cựu sinh viên của Purdue.
Thiết bị mới này khá linh hoạt có thể thích hợp với các hình dáng đa dạng của động cơ và các ống xả thải trong khi chỉ sử dụng một tỷ lệ vật liệu nhỏ hơn so với các thiết bị nhiệt điện truyền thống.
Ông Wu cho biết : “Phương pháp này có hiệu suất tương đương với các vật liệu nhiệt điện truyền thống nhưng đòi hỏi sử dụng ít nguyên liệu hơn, nhờ vậy cắt giảm chi phí và khả thi cho việc sản xuất đại trà.”
Kỹ thuật mới này hứa hẹn một phương pháp có thể áp dụng trên quy mô lớn cho các quá trình công nghiệp và tạo điều kiện cho quá trình sản xuất hàng loạt.
Công việc cần làm sắp tới là tập trung vào quá trình nung ở nhiệt độ cao để cải thiện hiệu suất. Các nhà nghiên cứu cũng sẽ thí nghiệm những phương pháp khác nhau để có thể tạo ra một lớp bọc ngoài polyme thay vì thủy tinh.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ tài trợ Khoa học Quốc gia và Bộ năng lượng Hoa Kỳ.
Kim Anh (theo Science Daily)