Вчені з Інституту дослідження твердого тіла і матеріалознавства ім. Лейбніца Дрездена (IFW) розробили новий магнітний генератор для перетворення відпрацьованого тепла в електрику. Завдяки продуманому розташуванню компонентів вдалося підвищити вихід електричного струму на порядок. Таким чином, термомагнітні генератори стають придатною для застосування технологією шляхом вилучення електричної енергії з відпрацьованого тепла.
Багато процесів в повсякденному житті і в промисловості генерують відпрацьоване тепло, яке недостатньо гаряче, щоб його можна було ефективно використовувати. Як правило, воно скидається в навколишнє середовище невикористаним, наприклад, у випадку великих ІТ-серверів або на виході з електростанції. Поки що існує мало готових до застосування технологій для перетворення цього низькотемпературного тепла в електрику. Великі надії покладаються на так звані термоелектричні матеріали, в яких електрична напруга може генеруватися безпосередньо з різниці температур матеріалу.
Електрика від перепадів температури
Інша можливість – використання термомагнітних генераторів. Вони використовують той факт, що магнітні властивості деяких сплавів дуже залежать від температури. Таким матеріалом є, наприклад, сплав елементів лантану, заліза, кобальту та кремнію, який до цих пір використовувався для магнітного охолодження. При температурі нижче 27 градусів Цельсія матеріал є магнітним, а при більш високих температурах – немагнітним.
Якщо матеріал поперемінно переводиться в контакт з теплою і холодною водою, намагніченість матеріалу постійно змінюється. Це, в свою чергу, викликає накладення напруги в намотаній котушці, яка може бути використана для споживача. Цей принцип термомагнітних генераторів був розроблений більш ста років тому. Однак вихід до теперішнього часу був значно нижче, ніж у термоелектричних генераторів, хоча теоретичні розрахунки показують, що повинні бути досягнуті набагато більші результати.
Продуктивність тепер поліпшена на порядок
Завдяки продуманому розташуванню окремих компонентів вченим з IFW Dresden у співпраці з TU Dresden і Федеральним інститутом матеріалознавства (BAM) в Берліні вдалося поліпшити робочі характеристики термомагнітних генераторів на порядок. Вони використовували магнітний ланцюг з двох магнітних джерел і двох елементів з термомагнітного сплаву.
Окремі компоненти з’єднані з магнітопроводящим матеріалом, який в двох місцях обмотаний котушкою. Холодна і тепла ванна термомагнітних елементів, що чергується, тепер змушує їх поперемінно проводити або переривати магнітний потік. Це призводить до постійної зміни магнітного потоку в ланцюгах, в результаті чого в котушках індукується електрична напруга.
З напругою 0,2 вольт і потужністю 1,24 мілівата новий термомагнітний генератор не тільки на кілька порядків краще своїх попередників, а й перетворюється в можливу альтернативу термоелектричним генераторам. Крім того, автори як і раніше бачать багато можливостей для подальшої оптимізації цих ключових фігур. Вони дуже впевнені, що поліпшення термомагнітного генератора зробить цю технологію проривною.
Loading ...