Czy stopy z pamięcią kształtu mogą wykorzystać energię cieplną samochodów?

  • Cameron Merritt
  • 0
  • 1262
  • 76
Czy kiedykolwiek słyszałeś o stopach z pamięcią kształtu? DCI

W dobie zmniejszających się zasobów paliwa i rosnących kosztów benzyny producenci samochodów robią wszystko, co w ich mocy, aby samochody były bardziej energooszczędne. Ale jest jedno oczywiste miejsce, w którym energia jest po prostu wyrzucana podczas jazdy: w upale wydobywającym się z rury wydechowej.

Pierwsza zasada termodynamiki mówi nam, że energii nie można ani stworzyć, ani zniszczyć, ale to nie znaczy, że pewna jej ilość nie może stać się po prostu bezużyteczna. Ogólnie rzecz biorąc, bezużyteczna energia opuszcza układ w postaci ciepła, aw samochodzie większość tej zmarnowanej energii cieplnej znajduje się w spalinach. Ale co by było, gdybyśmy mogli przekształcić część tej energii cieplnej z powrotem w użyteczną formę - na przykład elektryczność? General Motors opracował prototypowe urządzenie, które dokładnie to robi, wykorzystując stopy z pamięcią kształtu (SMA). SMA to stop, który może mieć dwa różne kształty w zależności od temperatury, tak zwany kształt stanu początkowego, gdy jest gorący, i drugi stan, gdy jest chłodny. Przesuń kawałek stopu z pamięcią kształtu tam iz powrotem między gorącymi i zimnymi środowiskami, a będzie się on zmieniał między tymi dwoma kształtami. Naukowcy przez kilka lat zdawali sobie sprawę, że SMA wytłaczane w drutach mogą być sposobem na wytwarzanie użytecznej energii z ciepła, ale system GM jest pierwszym, który naprawdę obiecuje sposób na wytwarzanie energii elektrycznej w samochodzie..

Aby zrozumieć, jak działa urządzenie GM, wyobraź sobie system z trzema obracającymi się kołami pasowymi umieszczonymi w rogach trójkąta. Łączenie kół pasowych to ciągła taśma wykonana z drutów stopowych z pamięcią kształtu. Jeśli jeden róg tego układu koła pasowego zostanie umieszczony w pobliżu gorącej rury wydechowej samochodu, a pozostałe dwa rogi w chłodniejszym, lepiej wentylowanym miejscu, opaska skurczy się do swojego krótszego stanu początkowego, gdy zbliży się do koła pasowego w gorącym rogu. To skurczenie pociągnie za sobą resztę opaski, powodując obracanie się kół pasowych i przemieszczanie większej części drutu w kierunku podgrzewanego koła pasowego. Obracające się koła pasowe będą następnie ciągnąć podgrzany drut SMA z powrotem w kierunku chłodnego obszaru, gdzie ponownie się rozszerzy w ciągłym cyklu. Ruch kołowy wytwarzany przez koła pasowe można wykorzystać do napędzania generatora wytwarzającego energię elektryczną, który z kolei może zasilać radio samochodowe, klimatyzator, gniazdko elektryczne - wszystko, co wymaga stosunkowo niskiego poziomu źródła energii elektrycznej.

Zdaniem naukowców GM przejście tego urządzenia z etapu prototypu do praktycznego zastosowania powinno zająć około dziesięciu lat, ale wciąż stoi na przeszkodzie wiele problemów. Nasycenie drutu SMA jego kształtem w stanie początkowym jest procesem czasochłonnym - obecnie zajmuje około trzech miesięcy - a zmęczenie metalu sprawia, że ​​SMA są podatne na pękanie po dłuższym okresie użytkowania. Istniejący prototyp GM generuje tylko około dwóch watów energii elektrycznej, ale zespół badawczy odpowiedzialny za niego uważa, że ​​można to zwiększyć do praktycznych zastosowań. Oczywiście zastosowania dla energii elektrycznej wytwarzanej przez stopy metali kształtowych wykraczają daleko poza samochody, ale SMA prawdopodobnie nie wejdą do powszechnego użytku jako sposób recyklingu energii cieplnej przez kilka lat..




Jeszcze bez komentarzy

Najciekawsze artykuły o tajemnicach i odkryciach. Wiele przydatnych informacji o wszystkim
Artykuły o nauce, kosmosie, technologii, zdrowiu, środowisku, kulturze i historii. Wyjaśniasz tysiące tematów, abyś wiedział, jak wszystko działa