Berkeleyn yliopiston tutkijat Kaliforniassa ovat kehittäneet ohutkalvojärjestelmää, jota voidaan käyttää erilaisiin alle sadan Celsius-asteisen hukkalämmön keruuseen. Kehitetty ohutkalvojärjestelmä toimii pyrosähköisenä energiamuuntimena, jossa energiamuunnos toimii parhaiten hyödyntämällä termodynaamisia syklejä.
Uudet tulokset viittaavat siihen, että tämä nanotasoinen ohutkalvotekniikka saattaa olla erityisen houkutteleva jätelämmön keräämiseen nopealta elektroniikalta, mutta sillä voi olla laajempia sovellusalueita.
Vaihtelevien lämmönlähteiden osalta tutkimuksessa todetaan, että ohutkalvo voi muuttaa hukkalämpöä käyttökelpoiseksi energiaksi. Tällä on suurempi energiatiheys, tehon tiheys ja tehokkuustasot kuin muilla pyroelektristen energiamuunnosten muodoilla.
Pyroelektrinen käyttäytyminen on tunnettu pitkään, mutta sen ohutkalvoversioiden ominaisuuksien tarkka mittaaminen on ollut haaste. Uuden tutkimuksen merkittävä panos on demystifoida tämä prosessi ja parantaa pyrosähköisen fysiikan ymmärtämistä.
Luomansa ohutkalvorakenteen avulla tutkijat saivat rakenteensa lämpenemään ja jäähtymään nopeasti, mikä antoi heille mahdollisuuden käyttää pyrovirtaa ennennäkemättömällä tasolla. Tutkimus raportoi uusista ennätyksistä pyrosähköisen energian muuntamisen energiatiheydelle 1,06 Joulea per kuutiosenttimetri, tehotiheydelle 526 wattia / kuutiosenttimetri ja tehokkuudelle 19 prosenttia Carnotin tehokkuudesta, joka on standardi mittayksikkö lämpökoneiden tehokkuudelle.
Seuraavassa vaiheessa tässä tutkimuksessa pyritään optimoimaan ohutkalvomateriaalit erityisiin jätelämpövirtoihin ja lämpötiloihin sopiviksi.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 23.4.2018