Gli scienziati cinesi hanno proposto un generatore di energia termica altamente affidabile combinando l'effetto termoacustico e l'effetto triboelettrico.

Le ultime ricerche, pubblicato online in Lettere di fisica applicata e selezionato come articolo in primo piano, è stato diretto dal Prof. Luo Ercang e dal Prof. Yu Guoyao dell'Istituto Tecnico di Fisica e Chimica (TIPC) dell'Accademia Cinese delle Scienze.

Le crisi ambientali ed energetiche sono aumentate negli ultimi decenni. Sviluppo di collettori di energia termica per recuperare abbondante energia termica di bassa qualità (come il calore di scarto, calore geotermico e combustione di biomassa) e convertirlo in energia meccanica o elettrica è una strategia energetica promettente per ridurre le crisi.

Però, attualmente, la maggior parte delle tecnologie di generazione di energia termica (come il ciclo Rankine, motore a combustione interna, e motore Stirling) coinvolgono parti mobili solide, che minano l'affidabilità di queste tecnologie e rendono altamente richiesta la manutenzione frequente.

In questo lavoro, gli scienziati hanno investito in un nuovo generatore di energia termica in grado di convertire l'energia termica in energia elettrica. Nessuna parte mobile solida consiste è una delle caratteristiche attraenti di questo nuovo generatore. Il generatore potrebbe essere altamente affidabile e raggiungere facilmente una lunga durata. Oltretutto, questo generatore promette un'efficienza di conversione da calore a elettrico teoricamente elevata.

Questo nuovo generatore di energia termica chiamato nanogeneratore triboelettrico a base di metallo liquido azionato termoacusticamente (TA-LM-TENG), che comprende due parti:motore termoacustico (TAHE) e nanogeneratore triboelettrico a base di metallo liquido (LM-TENG).

Il TAHE converte prima l'energia termica in energia acustica tramite l'espansione e la contrazione termica oscillatoria del gas di lavoro. L'LM-TENG converte quindi l'energia acustica in energia elettrica tramite l'effetto di accoppiamento dell'elettrificazione del contatto e dell'induzione elettrostatica.

Come mostrato nello schema, durante il riscaldamento dello scambiatore di calore caldo del TAHE, il gas di lavoro nel motore inizierà l'oscillazione spontanea. Il movimento oscillatorio del gas di lavoro spinge la colonna di metallo liquido che scorre in modo risonante verso l'alto e verso il basso nel tubo a forma di U. Metallo liquido immerso e separato periodicamente con il materiale Kapton. Il generatore genera quindi una differenza di potenziale elettrico alternato agli elettrodi. L'energia elettrica viene estratta dal TA-LM-TENG.

Negli esperimenti preliminari, gli scienziati hanno ottenuto un'ampiezza di tensione a circuito aperto più alta di 15 V su un prototipo concettuale.