Nanogénérateur d’énergie thermique créé sans pièces mobiles solides

Nanogénérateur d'énergie thermique créé sans pièces mobiles solides

Schéma d’un nanogénérateur triboélectrique à base de métal liquide à entraînement thermoacoustique. Crédit: Shunmin Zhu, Guoyao Yu, Wei Tang, Jianying Hu et Ercang Luo

Alors que les crises environnementales et énergétiques deviennent de plus en plus fréquentes dans le monde, un récupérateur d’énergie thermique capable de convertir une énergie thermique abondante – comme le rayonnement solaire, la chaleur résiduelle, la combustion de la biomasse ou l’énergie géothermique – en énergie mécanique semble être une énergie prometteuse. stratégie pour atténuer de nombreuses crises.

La majorité des technologies de production d’énergie thermique impliquent des pièces mobiles solides, ce qui peut réduire leur fiabilité et entraîner des entretiens fréquents. Cela a inspiré des chercheurs chinois à développer un nanogénérateur d’énergie thermique sans pièces mobiles solides.

Dans Lettres de physique appliquée, les chercheurs proposent un nanogénérateur d’énergie thermique, appelé nanogénérateur triboélectrique à base de métal liquide à entraînement thermoacoustique, ou TA-LM-TENG, qui convertit l’énergie thermique en énergie électrique.

« Ce générateur comprend deux parties: un moteur thermoacoustique et un nanogénérateur triboélectrique à base de métal liquide (LM-TENG) », a déclaré Guoyao Yu, professeur à l’Institut technique de physique et de chimie de l’Académie chinoise des sciences.

Premièrement, le moteur thermoacoustique convertit l’énergie thermique en énergie acoustique par dilatation thermique oscillatoire et contraction d’un gaz. Ensuite, le LM-TENG convertit l’énergie acoustique en énergie électrique via l’effet de couplage de l’électrification de contact et de l’induction électrostatique.

Lors du chauffage de l’échangeur de chaleur du moteur thermoacoustique, « le gaz dans le moteur déclenche une oscillation spontanée », a déclaré Yu. « Le mouvement oscillatoire du gaz pousse une colonne de métal liquide qui va et vient dans un tube en forme de U. Cela fait que le métal liquide est périodiquement immergé et séparé avec un film de polyimide, générant une tension alternative au niveau des électrodes. Cela extrait l’énergie électrique de le TA-LM-TENG. « 

La caractéristique la plus souhaitable d’un TA-LM-TENG est l’absence de pièces mobiles solides qui peuvent se briser, ce qui garantira que le nanogénérateur est plus fiable et l’aidera à atteindre une longue durée de vie.

« Ce générateur promet également une efficacité de conversion chaleur-électrique théoriquement élevée », a déclaré Yu. « Et nous avons conçu et construit un prototype conceptuel pour valider la faisabilité de notre concept. Dans des expériences préliminaires, la plus haute amplitude de tension en circuit ouvert de 15 volts a été atteinte, ce qui implique que notre concept a été bien démontré. »

Tant que le nanogénérateur d’énergie thermique proposé peut être réduit en taille, il « présente un potentiel pour des applications, telles que la récupération de chaleur perdue, l’alimentation électrique dans (les systèmes microélectromécaniques), l’énergie solaire et les systèmes d’énergie spatiale », a déclaré Yu.


Les scientifiques proposent un générateur d’énergie thermique hautement fiable


Plus d’information:
Shunmin Zhu et al, nanogénérateur triboélectrique à base de métal liquide à entraînement thermoacoustique: un générateur d’énergie thermique sans pièces mobiles solides, Lettres de physique appliquée (2021). DOI: 10.1063 / 5.0041415

Fourni par l’American Institute of Physics

Citation: Nanogénérateur d’énergie thermique créé sans pièces mobiles solides (2021, 31 mars) récupéré le 13 avril 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-03-thermal-power-nanogenerator-solid.html

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