Chinese wetenschappers hebben een zeer betrouwbare thermische stroomgenerator voorgesteld door een thermo-akoestisch effect en een tribo-elektrisch effect te combineren.

Het laatste onderzoek, online gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven en geselecteerd als een uitgelicht artikel, werd geleid door Prof. Luo Ercang en Prof. Yu Guoyao van het Technical Institute of Physics and Chemistry (TIPC) van de Chinese Academy of Sciences.

De milieu- en energiecrises zijn de afgelopen decennia toegenomen. Het ontwikkelen van thermische energiecollectoren om overvloedige thermische energie van lage kwaliteit op te vangen (zoals afvalwarmte, aardwarmte en verbranding van biomassa) en deze om te zetten in mechanische of elektrische energie is een veelbelovende energiestrategie om crises te verminderen.

Echter, momenteel, de meeste technologieën voor thermische energieopwekking (zoals de Rankine-cyclus, verbrandingsmotor, en Stirlingmotor) omvatten vaste bewegende delen, die de betrouwbaarheid van deze technologieën ondermijnen en frequent onderhoud hoognodig maken.

In dit werk, wetenschappers investeerden een nieuwe thermische stroomgenerator die thermische energie kon omzetten in elektrische energie. Geen solide bewegend onderdeel is een van de aantrekkelijke kenmerken van deze nieuwe generator. De generator zou zeer betrouwbaar kunnen zijn en gemakkelijk een lange levensduur kunnen bereiken. Daarnaast, deze generator belooft een theoretisch hoog rendement van de omzetting van warmte naar elektrisch.

Deze nieuwe thermische stroomgenerator genaamd thermo-akoestisch aangedreven tribo-elektrische nanogenerator op basis van vloeibaar metaal (TA-LM-TENG), die uit twee delen bestaat:thermo-akoestische motor (TAHE) en op vloeibaar metaal gebaseerde tribo-elektrische nanogenerator (LM-TENG).

De TAHE zet eerst thermische energie om in akoestische energie via oscillerende thermische uitzetting en samentrekking van het werkgas. De LM-TENG zet vervolgens de akoestische energie om in elektrische energie via het koppelingseffect van contactelektrificatie en elektrostatische inductie.

Zoals in het schema te zien is, bij het verwarmen van de hete warmtewisselaar van de TAHE, het werkgas in de motor begint spontaan te oscilleren. De oscillerende beweging van het werkgas duwt de vloeibare metalen kolom resonant omhoog en omlaag in de U-vormige buis. Vloeibaar metaal periodiek ondergedompeld en gescheiden met het Kapton-materiaal. De generator genereert daarom een ​​alternatief elektrisch potentiaalverschil bij de elektroden. Elektrische stroom wordt gewonnen uit de TA-LM-TENG.

In de voorlopige experimenten de wetenschappers verkregen een hoogste nullastspanningsamplitude van 15V op een conceptueel prototype.