מערכת ממירה פליטת חום לחשמל
מחקר חדש שפורסם בכתב העת Applied Materials & Interfaces (ACS) מציג פריצת דרך בתחום שימוש בחום מפליטת רכבים להפקת חשמל. המערכת, שפותחה על ידי צוות חוקרים בראשות וונג'י לי (Wenjie Li) ובד פאודל (Bed Poudel), מבוססת על טכנולוגיה תרמו־אלקטרית קומפקטית שיכולה להפחית את תצרוכת הדלק ואת פליטת הפחמן הדו-חמצני, וכך לתרום ליוזמות אנרגיה בנות-קיימה בעולם המשתנה במהירות.
מנועי בעירה פנימית כמו אלה שברכבים מונעי בנזין מנצלים רק כרבע מהאנרגיה הפוטנציאלית של הדלק. השאר מתבזבז כחום, בעיקר דרך מערכת הפליטה. החוקרים מציינים, כי אובדן זה מדגיש את הצורך הדחוף בטכנולוגיות חדשות לניצול אנרגיה מבוזבזת.
מערכות תרמו־אלקטריות משתמשות בחומרים מוליכים-למחצה להמרת הפרשי טמפרטורה לחשמל. הבעיה היא שהמערכות הקיימות כבדות בדרך כלל, מורכבות ומצריכות קירור מים נוסף על שמירה על הפרש הטמפרטורות הדרוש לפעולה.
המערכת החדשה של לי ופאודל מבוססת על מוליך למחצה מסוג ביסמוט־טלוריד ובעלת מחליפי חום דמויי מזגנים, הלוכדים חום מצינורות הפליטה של הרכבים. המערכת גם משלבת רכיב בשם "כיור חום" (heatsink). הוא מפזר חום שמעלה מאוד את הפרש הטמפרטורות, וכך גם את כמות החשמל שהמערכת מפיקה. בשלב הניסוי ייצרה המערכת הספק של כ־40 ואט - מספיק כדי להפעיל נורת תאורה סטנדרטית. עם זאת הנתונים מלמדים שתנאי זרימת אוויר גבוהים, כמו אלה שקיימים בצינור פליטה, משפרים את היעילות ומגבירים את ההספק החשמלי.
בניסויים שדימו תנאים של רכבים מהירים הניבה המערכת הספקים גבוהים: 56 ואט בזרימת פליטה הדומה לזו של רכב פרטי ו-146 ואט במהירות פליטה של כלי טיס מסיביים כגון מסוקים. נתונים אלה שווים בקירוב להספק של חמש עד שתים-עשרה סוללות ליתיום-יון.
החוקרים מדגישים, כי המערכת ניתנת לשילוב ישיר בתוך מערכות פליטה קיימות ללא צורך במערכת קירור נפרדת. כך יתאפשר להטמיע אותה בכלי רכב, בכלי טיס בלתי מאוישים ואפילו במסוקים, כחלק מהמעבר העולמי לאנרגיה נקייה ויעילה.
