Генерация электроэнергии с помощью выхлопных газов

09.02.2025

Двигатели внутреннего сгорания, которые используются в автомобилях, эффективно преобразуют в движение лишь около четверти энергии, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии теряется в виде тепла, которое выбрасывается в атмосферу через выхлопную систему. Однако, новое исследование, проведенное учеными, предлагает способ использования этого потерянного тепла для генерации электроэнергии. Это открытие может стать важным шагом на пути к созданию более эффективных и экологически чистых транспортных средств.

Ученые разработали прототип термоэлектрического генератора, который способен преобразовывать тепло выхлопных газов в электрическую энергию. Это может способствовать снижению расхода топлива и уменьшению выбросов углекислого газа, что является важной задачей в условиях современного мира. Низкая топливная эффективность двигателей внутреннего сгорания является одной из причин выбросов парниковых газов, что подчеркивает необходимость разработки инновационных систем утилизации отработанного тепла. Термоэлектрические системы используют полупроводниковые материалы для преобразования тепла в электроэнергию, основываясь на разнице температур.

Однако, большинство современных термоэлектрических устройств являются тяжелыми и сложными в использовании, поскольку требуют дополнительной системы водяного охлаждения для поддержания необходимой разницы температур. Команда исследователей, работавшая под руководством Вэньцзе Ли и Бэда Поудела, решила эту проблему. Они разработали компактную систему термоэлектрического генератора, которая эффективно преобразует отработанное тепло выхлопных газов высокоскоростных транспортных средств - таких, как автомобили, вертолеты и беспилотники - в электроэнергию.

Новый термоэлектрический генератор содержит полупроводник из бисмут-теллурида и использует теплообменники (подобные тем, что применяются в кондиционерах) для захвата тепла из выхлопных труб транспортных средств. Кроме того, система оснащена радиатором, который регулирует температуру. Этот радиатор существенно увеличивает температурную разницу, что непосредственно влияет на электрическую мощность устройства. Прототип продемонстрировал выходную мощность 40 Вт - примерно столько нужно для питания обычной лампочки.

Полученные результаты показывают: высокий поток воздуха, как в выхлопных трубах, повышает эффективность работы устройства и увеличивает выработку электроэнергии. Во время моделирования работы устройства в условиях высоких скоростей система продемонстрировала значительную гибкость. Она смогла генерировать до 56 Вт при скорости выхлопа, подобной автомобильной, и до 146 Вт при выхлопных потоках, характерных для вертолетов. Это эквивалентно 5 и 12 литий-ионным аккумуляторам формата 18650 соответственно.

Данная система может быть интегрирована непосредственно в выхлопные трубы без необходимости в дополнительных системах охлаждения. Это делает ее более компактной и простой в использовании. Полученная электроэнергия может быть использована для питания бортовой электроники автомобиля, что позволит снизить нагрузку на генератор и уменьшить расход топлива. В дальнейшем исследователи планируют продолжить работу над усовершенствованием генератора и повышением его эффективности.

Разработка термоэлектрического генератора, способного преобразовывать тепло выхлопных газов в электричество, является важным шагом на пути к созданию более экологически чистых и эффективных транспортных средств. Эта технология может не только снизить расход топлива и выбросы парниковых газов, но и открыть новые возможности для развития устойчивой энергетики. Дальнейшие исследования в этом направлении могут привести к созданию более мощных и компактных генераторов, которые будут широко использоваться в автомобильной промышленности и других отраслях.

<< Назад: Шерсть белых медведей отталкивает лед 09.02.2025

>> Вперед: Первые дети умнее своих младших братьев и сестер 08.02.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Электронные носы для животноводческих ферм 06.01.2022 Группа исследователей из Департамента образовательных технологий, Институт экологического менеджмента животноводства, Корея, разработали систему мониторинга запаха домашнего скота с использованием информационных и коммуникационных технологий и датчика аммиака. С развитием крупных интенсивных ферм в животноводстве интерес к контролю запахов значительно возрос. Запахи животноводческих ферм содержат множество соединений, таких как аммиак, сероводород, летучие жирные кислоты и п-крезол. Аммиак - наиболее распространенное пахнущее соединение. В связи с довольно частыми случаями жалоб на запахи от домашнего скота, особенно около крупных хозяйств, исследования по мониторингу этого параметра расширяются. Системы электронного носа (e-носа) недавно появились как технологии и сейчас проходят количественные проверочные исследования на птицефабриках и свинофермах, в основном. Электронный нос - альтернативная технология, которая обеспечивает такие преимущества, как количественный анализ, быстрое измерение, высокая чувствительность и воспроизводимость результатов, а также объективная идентификация запаха без предубеждений. В исследовании, проведенном сотрудниками корейского Института экологического менеджмента животноводства, рассматривалась актуальность системы мониторинга запаха домашнего скота на основе USN (Ubiquitous Sensor Network), которая может автоматически и удаленно контролировать запахи домашнего скота, как услуга, связанная с отраслью животноводства с использованием искусственного интеллекта и датчиков. Система мониторинга запаха домашнего скота состоит из двух главных компонентов - LOMS и LOCS. LOMS, оборудование для измерения запаха домашнего скота, в основном состоит из датчиков (электрохимического датчика для обнаружения аммиака и датчика для определения температуры и влажности). Сюда также входит блок управления для работы датчиков, блок связи для передачи измеренных данных в центральную систему мониторинга и кожух для защиты устройства. В каждом месте есть от 2 до 4 точек для измерения. Причем эту систему обычно устанавливают на границе фермы или свинарника. Данные об аммиаке генерируются каждые 30 минут с измерительного оборудования и передаются на сервер. LOCS - это система, состоящая из данных мониторинга, передаваемых на сервер. На этом сервере хранятся данные, и программа работы пользователя может использовать проверку и управление в реальном времени. Основные функции включают мониторинг для управления данными, функцию сенсорной информации для управления датчиками, функцию статистического анализа и управления данными и другие нюансы управления. Используя эту технологию, менеджер фермы может напрямую проверять образующийся аммиак, для уменьшения или предотвращения появления запахов в определенных областях или на отдельных животноводческих фермах, где возникает много жалоб. Электронный нос позволит достичь двух целей: улучшить общественное восприятие животноводческих ферм и условия содержания животных.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026