दहन इंजन, गैस-संचालित कारों में इंजन, केवल ईंधन की संभावित ऊर्जा के एक चौथाई हिस्से का उपयोग करते हैं जबकि बाकी निकास के माध्यम से गर्मी के रूप में खो जाता है। अब, एक अध्ययन में प्रकाशित किया गया एसीएस एप्लाइड मटेरियल एंड इंटरफेस प्रदर्शित करता है कि निकास गर्मी को बिजली में कैसे परिवर्तित किया जाए। शोधकर्ता एक प्रोटोटाइप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर सिस्टम प्रस्तुत करते हैं जो ईंधन की खपत और कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को कम कर सकता है – तेजी से बदलती दुनिया में स्थायी ऊर्जा पहल में सुधार का अवसर।
ईंधन अक्षमता ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में योगदान देती है और अभिनव अपशिष्ट-गर्मी वसूली प्रणालियों की आवश्यकता को रेखांकित करती है। हीट-रिकवरी सिस्टम, जिसे थर्मोइलेक्ट्रिक सिस्टम कहा जाता है, तापमान अंतर के आधार पर गर्मी को बिजली में बदलने के लिए अर्धचालक सामग्री का उपयोग करते हैं। हालांकि, कई मौजूदा थर्मोइलेक्ट्रिक डिवाइस डिज़ाइन भारी और जटिल होते हैं, जिससे अतिरिक्त शीतलन पानी की आवश्यकता होती है जो आवश्यक तापमान अंतर को बनाए रखने के लिए उपयोग किया जाता है। अब, वेनजी ली और बेड पॉडल के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने कारों, हेलीकॉप्टरों और मानव रहित हवाई वाहनों जैसे उच्च गति वाले वाहनों से निकास अपशिष्ट गर्मी को कुशलता से बदलने के लिए एक कॉम्पैक्ट थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर प्रणाली विकसित की है।
शोधकर्ताओं के नए थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर में बिस्मथ-टेलुराइड से बना एक अर्धचालक होता है और वाहन निकास पाइपलाइनों से गर्मी को पकड़ने के लिए हीट एक्सचेंजर्स (एयर कंडीशनर में उपयोग किए जाने वाले लोगों के समान) का उपयोग करता है। टीम ने हार्डवेयर का एक टुकड़ा भी शामिल किया जो तापमान को नियंत्रित करता है, जिसे हीटसिंक कहा जाता है। हीटसिंक तापमान अंतर को काफी बढ़ाता है, जो सीधे सिस्टम के विद्युत उत्पादन को प्रभावित करता है। उनके प्रोटोटाइप ने 40 वाट की एक आउटपुट पावर हासिल की, एक लाइटबुल को पावर करने के लिए पर्याप्त। महत्वपूर्ण रूप से, परिणाम इंगित करते हैं कि उच्च एयरफ्लो की स्थिति, जैसे कि निकास पाइप में पाए जाते हैं, दक्षता बढ़ाते हैं, जिससे सिस्टम का विद्युत उत्पादन बढ़ जाता है।
उच्च गति वाले वातावरणों की नकल करने वाले सिमुलेशन में, अपशिष्ट-गर्मी प्रणाली ने महान बहुमुखी प्रतिभा का प्रदर्शन किया; उनकी प्रणाली ने कार जैसी निकास गति के लिए 56 डब्ल्यू तक और हेलीकॉप्टर जैसी निकास गति के लिए 146 डब्ल्यू का उत्पादन किया, या क्रमशः पांच और 12 लिथियम-आयन 18650 बैटरी के बराबर। शोधकर्ताओं का कहना है कि उनकी व्यावहारिक प्रणाली को अतिरिक्त कूलिंग सिस्टम की आवश्यकता के बिना सीधे मौजूदा निकास आउटलेट में एकीकृत किया जा सकता है। जैसा कि स्वच्छ ऊर्जा समाधानों की मांग बढ़ती है, वे जोड़ते हैं कि यह काम उच्च गति वाले वाहनों में थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरणों के व्यावहारिक एकीकरण की दिशा में मार्ग प्रशस्त कर सकता है।
लेखक सेना रैपिड इनोवेशन फंड प्रोग्राम से फंडिंग स्वीकार करते हैं; नेशनल साइंस फाउंडेशन उद्योग-विश्वविद्यालय सहकारी अनुसंधान केंद्र ऊर्जा हार्वेस्टिंग सामग्री और प्रणालियों के लिए केंद्र के माध्यम से कार्यक्रम; और नौसेना अनुसंधान का कार्यालय।
