کوی دانش - kooy

سیستم باتری های با پایه آمونیاک، برای آنکه بتوان گرمای ناشی از ضایعات را به برق تبدیل کرد

سیستم باتری های با پایه آمونیاک، برای آنکه بتوان گرمای ناشی از ضایعات را به برق تبدیل کرد
23 آذر
00:09 1393
چون متدهای نوین تولید برق به گونه ای طراحی شده اند که بتوان بیشترین قدرت را از کم ترین مقدار سوخت گرفت، بنابر این مهندسین به طور مداوم در جستجوی تکنیک هایی هستند که این راندمان را افزایش دهند. یک راه برای دستیابی به این هدف آنست که انرژی ضایعات باقی مانده از فرآیند تولید را گردآوری کنیم و در اختیار بگیریم و گرمای رده پایین را به انرژی قابل مصرف تبدیل کنیم. به دنبال این هدف، مهندسین دانشگاه ایالت پنسیلوانیا، یک باتری بر پایه آمونیاک تولید کرده اند که نه تنها گرمای ضایعات را در اختیار می گیرد و آن را به صورتی اقتصادی و مؤثر تبدیل می کند، بلکه ادعا می شود که این کار با ظرفیتی بزرگ تر از سیستم های مشابه آن انجام می شود.

گرمای ناشی از ضایعات، نتیجه همه فعالیت های مکانیکی پرقدرت و نیز تولید انرژی می باشد. بر اساس راندمان تبدیل انرژی، ممکنست مقدار زیادی گرما تولید شود که به راحتی از طریق برج های خنک کننده و یا اگزوزهای موتورها در آتمسفر پراکنده می شود. این به ویژه برای نیروگاه های با سوخت ذغال سنگ و نیروگاه های اتمی کاربرد دارد که دماهای بالا و در نتیجه، مقادیر زیادی از گرما را به هنگام تولید برق ایجاد می کنند. باتری آمونیاکی احیاء حرارتی (TRAB) که توسط مهندسین ایالت پنسیلوانیا ساخته شده است، برای در اختیار گرفتن این گرمای ضایعات طراحی شده تا انرژی باقی مانده ضایعات را بیرون بکشند و برای استفاده های بعدی ذخیره کنند.

"استفاده از گرمای ناشی از ضایعات برای تولید برق، امکان تولید برق اضافی را فراهم می سازد بدون آنکه هیچ سوخت فسیلی بیشتری مصرف شود." این را یکی از متخصصین مهندسی زیست محیطی می گوید. او می افزاید "باتری های احیاء حرارتی، یک روش عاری از کربن برای ذخیره کردن و تبدیل گرمای ضایعات به برق می باشند که این پتانسیل را دارند که هزینه پایین تری نسبت به دستگاه های حالت جامد داشته باشد."

سایر متدهای تبدیل گرمای ضایعات به انرژی الکتریکی، اغلب در رابطه با مقدار الکترولیت یا مواد مرتبط با تبدیل، هزینه بسیار کمی را مصرف می کنند، باتری های بر پایه تلورید، تقریبا 15 تا 20 درصد از گرما را به انرژی تبدیل می کنند، در  حالی که سایر مواد با راندمان بیشتر مانند fulvalene diruthenium راندمان های بالاتری را نوید می دهند، ولی این مواد بسیار گران هستند و هنوز شیوه عملی استفاده از آن دشوار است.

طبق اظهارات پژوهشگران ایالت پنسیلوانیا، سیستم باتری احیاء حرارتی، از الکترودهای مسی و آمونیاک فراوان به عنوان الکترولیت استفاده می کند و 29 درصد از انرژی شیمیایی بدست آمده در باتری را به الکتریسیته تبدیل می کند. ولی برخلاف سایر باتری ها، الکترولیت آمونیاک تنها به عنوان آنولیت (الکترولیتی که پیرامون آند را می گیرد) به کار می رود که گرم شدن آن همراه با الکترود مسی، ایجاد واکنش می کند و الکتریسیته تولید می شود. واکنش آمونیاک به گرما بر روی الکترود مسی، می تواند دراز مدت باشد.

"باتری تا زمانی کار خواهد کرد که در واکنش مربوطه، از آمونیاک مورد نیاز برای تشکیل الکترولیت در نزدیکی آند استفاده شود و یا یون های مس در الکترولیت نزدیک کاتد تمام شوند، آنگاه واکنش متوقف می شود." این را Fang Zhang می گوید که دارای درجه فوق دکترا در مهندسی زیست محیطی است.

با بهره برداری از گرمای ضایعات از یک منبع بیرونی، پژوهشگران، آمونیاک را با تقطیر مایع استفاده شده در محفظه آنولیت باتری بدست می آورند و سپس دوباره آن را به محفظه کاتد باتری شارژ می کنند. در نتیجه، محفظه محتوی آمونیم اکنون تبدیل به محفظه کاتد می شود و مس بر روی الکترودی که اینک محفظه کاتد می باشد (آند قبلی)، مجددا ته نشین می گردد.

به عبارت دیگر، آمونیاک برگردانده می شود و بین دو محفظه نگهدارنده رد و بدل می گردد و بدین وسیله مقدار مس ته نشین شده بر روی الکترودها حفظ می شود.

"ما در اینجا یک باتری احیاء حرارتی، بر پایه آمونیاک داریم که راندمان بالا و قیمت نسبتا ارزانی دارد که می تواند در ابعاد گوناگونی ساخته شود. جریان الکتریکی در اثر تشکیل مخلوط مس و آمونیاک تولید می شود." این را پژوهشگران مربوطه در گزارش خود بیان کرده اند. آنها می افزایند "در صورت نیاز می توان باتری را دشارژ کرد تا انرژی شیمیایی ذخیره شده بطور مؤثری به توان الکتریکی تبدیل شود."

چگالی توان، حدود 60 وات بر متر مربع است که همراه با دوره های فراوان شارژ و دشارژ مورد ادعای پژوهشگران مزبور می باشد و نیز این ادعا که چگالی توان سیستم باتری آنها، 6 تا 10 برابر بزرگ تر از سایر سیستم هایی است که حرارت متمرکز مایع را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. همچنین افزایش ها در چگالی توان که توسط پژوهشگران مشاهده شده است، در نتیجه افزایش شمار باتری ها در سیستم می باشد، که این خود دلالت دارد بر آنکه می توان نمونه اولیه را بزرگ تر ساخت تا از دید تجاری با صرفه تر باشد.

با توجه به اینکه باتری نمونه اولیه با بهره گیری از اجزاء بی اهمیتی در آزمایشگاه ساخته شده است، مهندسین تأکید کرده اند که بهینه سازی بیشتر اجزاء و ساختار باتری نیز می تواند توان بزرگ تری را بدست دهد، و این در حالی است که بهره گیری از تکنیک های تجاری ساخت نیز هزینه ها را کاهش خواهد داد.

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

ابراهیم یگانه

ابراهیم یگانه

با درودهای گرم به همه.

 

*  تحصيلات: لیسانس الكترونيك

*  تاریخ تولد: 1342

*  سابقه کار ترجمه (به جز سایت کوی دانش): همکاری با دارالترجمه ها، شرکت ها و اعضاء هیئت علمی دانشگاه ها و دانشجویان مقاطع تحصیلی مختلف، ترجمه چندین سایت (سایت آمریکایی سرطان، ...)

*  پیشینه شغلی در سایر زمینه ها: مهندس بازنشسته ایران خودرو با تجربه علمی و عملی در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی (برق، آب، گاز، هوای فشرده) در صنایع و در محیط های خانگی.

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
انرجایزر (Energizer) از باتری های بازیافتی، باتری های دارای عملکرد بالا می سازد

انرجایزر (Energizer) از باتری های بازیافتی، باتری های دارای عملکرد بالا می سازد

می توان باتری های دورانداختنی را مجددا استفاده کرد، به این ترتیب از انبوه زباله های الکتریکی که هر روز هم به حجمشان اضافه می شود کاسته خواهد شد.

مطالعه متن کامل
معرفی بهترین گوشی های هوشمند غول پیکر که می توان با مبلغ کمتر از 200 دلار خریداری نمود.

معرفی بهترین گوشی های هوشمند غول پیکر که می توان با مبلغ کمتر از 200 دلار خریداری نمود.

اگر بدنبال خرید یک گوشی هوشمند فوق العاده و بزرگ هستید، به طور حتم نمی توانید از مشخصات اغوا کننده ی سامسونگ با گوشی Galaxy Note 4 ویا پرچمدار جدید اپل iPhone 6 Plus به راحتی بگذرید. اما قیمت این گوشی ها حقیقتا بالاست و هر کسی توانایی خرید چنین گوشی هایی را ندارد. به هر حال با کمی گشت و گذار در بازار گوشی می توان گوشی های هوشمندی را یافت که بتوان با هزینه ی کمتری آنها را خریداری نمود. ما اینکار را برای شما انجام دادیم و به نتایج قابل قبولی رسیدیم و توانستیم گوشی های هوشمندی بیابیم که بتوان با مبلغی ارزانتر خریداری نمود.

مطالعه متن کامل
کاهش وزن و لاغری با ورزش بدنسازی بستگی به ژنتیک افراد دارد.

کاهش وزن و لاغری با ورزش بدنسازی بستگی به ژنتیک افراد دارد.

تحقیقات اخیر نشان می دهد که تاثیر بدنسازی و پرورش اندام بر روی کاهش وزن در زنان چاق رابطه مستقیم با ژنتیک آنها دارد.

مطالعه متن کامل
همکاری تویوتا و BMW برای ساخت خودروی اسپرت

همکاری تویوتا و BMW برای ساخت خودروی اسپرت

کم کم جزئیاتی پیرامون دو خودروی جدید اسپورت آشکار می شوند. این خودروها با همکاری دو شرکت تویوتا و BMW در حال طراحی و ساخت هستند. نسخه تویوتای این خودرو جانشین مدل قدیمی سوپرا و نسخه BMW این ماشین جایگزین Z4 خواهد بود.

مطالعه متن کامل
ربات شخصی متحرک، دستیاری دارای هوش مصنوعی است

ربات شخصی متحرک، دستیاری دارای هوش مصنوعی است

اکنون در آستانه عصر دستیارهای رباتیک شخصی قرار گرفته ایم و دور نیست زمانی که شاهد کوچ کردن این دستیاران از محیط گوشی همراه و لپ تاپ به ابزارهایی اختصاصی باشیم که توانایی حرکت از نقطه ای به نقطه دیگر را داشته باشند و به هنگام لزوم کمکمان کنند و به کارهای کوچکی که فرصتی برای انجامشان نداریم رسیدگی کنند.

مطالعه متن کامل