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
5 تبلت ویندوز 8.1 با قیمت زیر 200 دلار

5 تبلت ویندوز 8.1 با قیمت زیر 200 دلار

ویندوز 8.1 به درستی وارد حوزه تبلت های ارزان قیمت شده است، ارزان ترین نمونه قیمتی 100 دلاری دارد

مطالعه متن کامل
سیاره کوتوله سرس همچنان 215 سال بعد از کشف اولیه شگفتی آفرین است

سیاره کوتوله سرس همچنان 215 سال بعد از کشف اولیه شگفتی آفرین است

سیاره کوتوله سرس 215 سال پیش از این مشاهده شد واز آنزمان تاکنون همواره نکات شگفت انگیزی را در موردش کشف می کنیم. فضاپیمای داون ناسا براساس ماموریت تعریف شده برای آن، سال گذشته میلادی به سیاره کوتوله نامبرده رسید و ویژگی های عجیبی چون بیش از 130 ناحیه انعکاسی احتمالا از جنس نمک و کوه نسبتاً بزرگ و مخروط شکلی را در این جرم کوچک فضایی مشاهده کرد که محققان همچنان سعی در شناختنشان دارند.

مطالعه متن کامل
7 راه برای افزایش ذخیره ی باتری ساعت هوشمند اندرویدی

7 راه برای افزایش ذخیره ی باتری ساعت هوشمند اندرویدی

باتری ساعت هوشمند اندروید شما می تواند پس از شارژ کامل حداقل یک روز تمام دوام بیاورد. اما هنگامی که پای باتری وسط می آید هیچ گاه دوست نداریم که ساعت شارژش خالی شود. شارژ کردن ساعت های هوشمند دردسر بیشتری از تلفن های همراه دارد. شارژرهای این ساعت ها بزرگ هستند و معمولا به جز وقت هایی که به مسافرت می روید آن ها را از خانه بیرون نمی برید. بنابراین در صورتی که در طول روز شارژ ساعتتان کاهش یافت و خانه نباشید، احتمالا نمی توانید آن را شارژ کنید.

مطالعه متن کامل
نوعی مواد کاتالیزور جدید به سرعت گاز اعصاب را خنثی می کند.

نوعی مواد کاتالیزور جدید به سرعت گاز اعصاب را خنثی می کند.

جنگ ایران و عراق در سال های 1359 تا 1367 تنها مورد استفاده گسترده از سلاح های شیمیایی بعد از جنگ جهانی دوم بود آن هم در جهانی که پر از جنگ های داخلی و عملیات تروریستی بوده است. در این جهان یکی از چالش های عمده حفاظت از مردم در برابر خطرات گاز اعصاب و خنثی کردن اثراتش می باشد. یک تیم از دانشگاه نورث وسترن، یک ماده جدیدی تولید کردند که قادر است گازهای اعصاب را خنثی کند. یک چارچوب فلزی آلی مبتنی بر زیرکونیوم (MOF) که با نام NU-1000 شناخته می شود. این ماده نه تنها می تواند انبوهی از گاز اعصاب را خنثی کند بلکه می توان از آن در ساخت ماسک های گاز و لباس های حفاظتی برای سربازان و کارگران امدادی استفاده کرد.

مطالعه متن کامل
با عکس گرفتن از معادله ریاضی آن را حل کنید

با عکس گرفتن از معادله ریاضی آن را حل کنید

آیا کارهای مهمتری از رفتن به کلاس های ریاضی داشته اید؟ آیا در امتحان عالی بودید اما پس از مدتی همه آنها را فراموش کرده اید؟ اکنون اپلیکیشن حل ریاضیات جدیدی را به شما معرفی می کنیم که به عنوان هوشمندترین دوربین محاسبه گر شناخته می شود.

مطالعه متن کامل