חוקרים מהאוניברסיטה הפוליטכנית של פיטר הגדול בסנט פטרבורג מפתחים דור חדש של גנרטורים תרמו-אלקטריים, יעילים פי עשרה בהשוואה למקביליהם שׁוּק. המוצר הסופי ייכנס לייצור עד סוף 2021!
אנו חוקרים שינויים שונים של ננו-צינורות פחמן כבר די הרבה זמן, יותר מ-15 שנים. לא רק לגנראטורים תרמו-אלקטריים, אלא גם למשל לפולטים אוטומטיים אלקטרוניים יעילים וסוגים שונים של חיישנים - חיישנים רגישים לאור וכו'.
מודל האינטראקציה של שטף החום ותתי המערכות האלקטרוניות בננו-מבנה הפחמן שלנו הוא הבסיס ליצירת מכשיר ספציפי - מחולל תרמו-אלקטרי ", - הסבירה ראש קבוצת הפיתוח אולגה קוושנקנה, מנהלת STC "חיזוי עצבי של חומרים וטכנולוגיות לתעשיית האלקטרוניקה" (NCMU SPbPU "דיגיטל מתקדם טכנולוגיות").
גנרטור תרמו-אלקטרי הוא מכשיר בגודל קטן (מידות דיור 5 מ"מ) × (2 מ"מ בגודל), הממיר אנרגיה תרמית לאנרגיה חשמלית. המכשיר מכיל ננו-מבנה מורכב מפחמן.
בתמונה למטה ניתן לראות את הגנרטור התרמו-אלקטרי החדש.
בעת חימום, מתרחשים תהליכים אלקטרודינמיים קוונטיים במבנה, המובילים לייצור תרמו-אלקטרי. במבנים מחוממים עם סטוכיומטריה מורכבת, אינטראקציות של תת-המערכות האלקטרוניות והמבניות (סריגים) מתרגשות. אינטראקציה קוונטית-פיזית זו מובילה ליצירת זרם חשמלי עקב ההשפעה התרמית.
"גנרטורים תרמיים מבוססים על ננו-צינוריות פחמן שניתן לשנות בדרכים שונות", מסבירה אולגה קוושנקינה. - ידוע היטב שפחמן יכול להיות בצורת יהלומים והוא דיאלקטרי כמעט אידיאלי - חומר שאינו מוליך חשמל והוא בצורת גרפיט הוא מוליך חשמל טוב מאוד נוֹכְחִי.
על בסיס שני חומרי הפחמן האניזוטרופיים הללו מבוססים הגנרטורים שלנו. אנו משיגים את הקומפוזיט הזה באמצעות טכנולוגיה ייחודית לחלוטין המאפשרת לנו לשחזר את התכונות של גנרטור תרמו-אלקטרי, וזה טוב מאוד עבור פרויקטים תעשייתיים."
עקרון הפעולה קשור למבנה של סיבי הפחמן הננו-מרוכבים המשמשים בגנרטור במצביו השונים.
החלפת מצבים מוליכים ולא מוליכים של אותו חומר מאפשרת להשתמש במאפייני האינטראקציה בין חום לזרימת אלקטרונים. החישוב של אינטראקציה זו והטבע הפיזי שלה, שנצפה במחוללים תרמו-אלקטריים, חל על יחיד קוונטים של קרינה תרמית ואלקטרונים בודדים, מה שמאפשר לקבוע כי תהליכים אלקטרודינמיים קוונטיים.
שואפים לכבוש את הנישה שלך
"אפשר לומר ללא כל ספק שאין מכשירים דומים לא ברוסיה ולא בחו"ל, פועלים על אותו בסיס קונסטרוקטיבי כמו הגנרטורים התרמו-אלקטריים שלנו - אומרת אולגה קוושנקין.
לפני תחילת כל פרויקט, החוקרים עורכים תחזיות טכנולוגיות ומנסים להעריך את רמת המומחיות שלהם בתחום העניין בהשוואה למדינות זרות. בנוסף מנתחים החוקרים את מגוון המוצרים הקיימים בשוק העולמי.
ובכן, נעקוב אחר ההתפתחות של סוג זה של טכנולוגיה, והכי חשוב, אילו יתרונות מעשיים יכולים להביא גנרטורים מסוג זה.
ובכן, אם אהבתם את החומר, אז אני אשמח להערכתכם, ואל תשכחו גם להירשם לערוץ. תודה לך על תשומת הלב!