Ứng dụng chấm lượng tạo điện năng từ nguồn nhiệt thải

27/02/2013

Một mẫu động cơ công nghệ nano vừa được đề xuất đưa ra.

Một mẫu động cơ công nghệ nano vừa được đề xuất đưa ra. Theo đó, các chấm lượng tử sẽ được sử dụng để tạo ra điện năng từ nguồn nhiệt thải. Phát kiến này sẽ đưa công nghệ về vi mạch lên tầm cao hơn và hiệu quả hơn.

"Hệ thống rất đơn giản. Nó dựa trên đặc tính cơ bản của các chấm lượng tử là hấp thụ nhiệt”, giáo sư Andrew Jordan của trường Đại học Rochester nó. "Mặc dù hệ thống khá đơn giản nhưng lượng điện năng mà nó tạo ra sẽ lớn hơn nhều so với bất cứ động cơ công nghệ nano nào khác có trên thị trường tính đến thời điểm hiện tại."

Hệ thống động cơ này sẽ có kích thước cưc kỳ nhỏ và không có cấu kiện rời. Mỗi động cơ sẽ chỉ tạo ra một lượng điện năng rất nhỏ - khoảng 1/1.000.000 hoặc thậm chí ít hơn lượng điện năng mà một bóng đèn sợi đốt tiêu thụ. Việc kết hợp hàng triệu hệ thống động cơ với nhau theo cấu trúc tầng lớp để tạo thành một thiết bị có diện tích khoảng 2.54cm2 sẽ tạo ra khoảng 1W điện trên mỗi độ C chênh lệch nhiệt độ.

Jordan – giáo sư vật lý lý thuyết cũng các cộng sự của mình là Bjorn Sothmann và Markus Buttiker - trường Đại học Geneva, và Rafael Sanchez – Viện Khoa học Vật liệu ở Mandrid đã vết một bài báo miêu tả về cơ chế hoạt động này đã được xuất bản trên tạp chí Physical Review B. Trong đó Jordan đã giải thích rằng: mỗi một động cơ nano này được làm dựa trên hai lượng tử nằm cạnh nhau để dòng điện có thể chạy từ bên này sang bên kia. Các lượng tử sẽ được sản xuất theo kích cỡ như các vật chất hóa học lượng tử hoặc các phân tử nhân tạo

Dòng chuyển dời của các hạt electron qua hai chấm lượng tử này có thể được điều chỉnh để số tăng số lượng các electron chuyển dịch. Để đạt được đều này, các hạt electron phải có năng lượng. Chúng sẽ lấy năng lượng từ khu vực trung tâm, khu vực luôn được giữ ở nhiệt độ cao, rồi sau đó sẽ dùng năng lượng này để di chuyển sang phía bên kia. Quá trình này sẽ thu nhiệt từ những nơi phát nhiệt và chuyển hóa thành năng lượng điện với hiệu suất rất cao.

Để đạt được điều này, hệ thống tận dụng hiệu ứng hóa lượng tử có tên gọi “Đường hầm cộng hưởng”, có nghĩa là các chấm lượng tử sẽ đóng vai trò như những tấm lọc năng lượng hoàn hảo. Khi hệ thống ở trong chế độ “Đường hầm cộng hưởng”, các electron chỉ có thể đi qua các chấm lượng tử khi chúng có chứa một lượng năng lượng cụ thể có thể điều chỉnh được. Những electron không không chứa dạng năng lượng trên đều sẽ bị chặn lại.

Các chấm lượng tử có thể được phát triển trong Quantum dots can be grown in a self-assembling way out of semiconductor materials. Việc này mở ra một cách thiết thưc để sản xuất ra các hệ thống nhỏ bé này như là một phần nhỏ của những mảng lớn hơn và trong cấu trúc đa tầng, như tác giả đã mô tả nhu là cấu trúc một các bánh sandwich phomat Hà Lan (hình trên)

“Lượng điện năng sinh ra phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ. Độ chệnh lệch nhiệt độ càng lớn thì lượng điện năng sản xuất ra càng lớn. Quá trình này cũng đòi hỏi sự cách ly tốt giữa các khu vực nóng và lạnh”, Jordan nói.

Kim Anh Theo Rochester NY (SPX)

Ứng dụng chấm lượng tạo điện năng từ nguồn nhiệt thải

Thông báo nhận hồ sơ các Giải thưởng hiệu quả năng lượng năm 2024

Tiêu chuẩn ISO 50001 cải tiến hiệu suất và tiêu thụ năng lượng cho doanh nghiệp

Bản quyền thuộc Vụ Tiết kiệm năng lượng và Phát triển bền vững, Bộ Công Thương