Ученые из Китая предложили новый способ извлечения тепловой энергии

Китайская исследовательская группа разработала новую концепцию извлечения тепловой энергии из низкотемпературных источников отработанного тепла и ее повторного использования по требованию, просто контролируя давление.

Ученые из Китая предложили новый способ извлечения тепловой энергии

На производство тепла приходится более 50% конечного потребления энергии в мире, а анализ потенциала сбросного тепла показывает, что 72% потребления первичной энергии в мире теряется после преобразования, в основном в виде тепла. На его долю также приходится более 30% глобальных выбросов парниковых газов.

На этом фоне исследователи из Китайской академии наук предложили и реализовали новую концепцию — барокалорические тепловые батареи, основанные на уникальном обратном барокалорическом эффекте. Работа была опубликована сегодня в рецензируемом журнале Science Advances.

Обратный барокалорический эффект характеризуется эндотермической реакцией, индуцированной давлением, в отличие от нормального барокалорического эффекта, когда повышение давления приводит к экзотермической реакции. Цикл барокалорийной тепловой батареи состоит из трех этапов, включая термическую зарядку при повышении давления, хранение под давлением и термическую разрядку при разгерметизации.

Барокалорическая термобатарея была реализована в тиоцианате аммония (NH 4 SCN). Разряд проявлялся в виде теплоты 43 Дж/г -1  или повышении температуры примерно на 15 К. Выделившееся тепло в 11 раз превышало подводимую механическую энергию.

Чтобы понять физическое происхождение уникального обратного барокалорического эффекта, рабочий материал NH 4 SCN был подробно изучен с использованием методов синхротронного рентгеновского излучения и рассеяния нейтронов. Он претерпевает кристаллоструктурный фазовый переход из моноклинной в орторомбическую фазу при 363 К, сопровождающийся объемным отрицательным тепловым расширением ~ 5% и изменениями энтропии около 128 Дж/кг -.

Этот переход легко вызывается давлением до 40 МПа, и это первая обратная барокалорическая система с изменением энтропии более 100 Дж кг -1 К -1 . Рассеяние нейтронов в зависимости от давления и моделирование молекулярной динамики показали, что поперечные колебания анионов SCN¯ усиливаются под давлением, а водородные связи, образующие дальний порядок, затем ослабевают.

В результате система становится неупорядоченной под действием внешнего давления, и материал поглощает тепло из окружающей среды.

Ожидается, что в качестве нового решения для управления теплом барокалорические тепловые батареи будут играть активную роль в различных приложениях, таких как сбор и повторное использование низкотемпературного промышленного отходящего тепла, твердотельные холодильные системы теплопередачи, интеллектуальные сети и управление теплом в жилых помещениях.

Читайте также

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему ржавеет нержавейка?

Почему ржавеет нержавейка?

«Быстро поднятое упавшим не считается»: почему это ненаучно?

«Быстро поднятое упавшим не считается»: почему это ненаучно?

vivo S70 получит перископическую камеру на 64 Мп и поддержку телеконвертера

vivo S70 получит перископическую камеру на 64 Мп и поддержку телеконвертера

NASA раскрыло финальный план миссии Artemis III: три ракеты и два лунных корабля

NASA раскрыло финальный план миссии Artemis III: три ракеты и два лунных корабля