211service.com
Vooruitgang op een krachtige nieuwe manier om elektriciteit op te wekken
Ongeveer vier jaar geleden, onderzoekers in Michael Strano's chemisch technisch laboratorium bij MIT bedekte een kort stuk garen gemaakt van koolstofnanobuisjes met TNT en verlichtte het ene uiteinde met een laser. Het fonkelde en brandde als een lont en demonstreerde een nieuwe manier om elektriciteit op te wekken die fenomenale hoeveelheden stroom produceert.
Destijds begreep niemand hoe het werkte, en het was zo inefficiënt dat het niet meer was dan een curiositeit in het laboratorium, zegt Strano.
Nu heeft Strano de onderliggende fysica ontdekt, waardoor zijn team de efficiëntie drastisch heeft verbeterd - met 10.000 keer - en een pad heeft uitgestippeld voor voortdurende snelle verbeteringen. Op een dag zouden generatoren die het fenomeen gebruiken ervoor kunnen zorgen dat draagbare elektronica langer meegaat en elektrische auto's net zo handig maken als conventionele, zowel hun bereik vergroten als snel tanken in enkele minuten.
De efficiëntie van de tot nu toe gemaakte laboratoriumapparatuur is nog steeds laag in vergelijking met conventionele generatoren. Het nieuwste apparaat van Strano is iets meer dan 0,1 procent efficiënt, terwijl conventionele generatoren 25 tot 60 procent efficiënt zijn.
Maar Strano zegt dat ze nuttig kunnen zijn in sommige nichetoepassingen, waar een plotselinge uitbarsting van kracht nodig is. En Strano zegt dat de verdere verbeteringen in efficiëntie betekenen dat bredere toepassingen binnenkort haalbaar kunnen zijn.
De nieuwe generatoren maken gebruik van een fenomeen dat Strano een thermopower-golf noemt. De conventionele manier om elektriciteit op te wekken door een brandstof te verbranden, is door warmte te gebruiken om uitzettende gassen een turbine of een zuiger aan te drijven. In Strano's systeem, terwijl de brandstof over de lengte van zijn nanobuisjes verbrandt, drijft de verbrandingsgolf elektronen voor zich uit, waardoor een elektrische stroom ontstaat. Het is een veel directere en efficiëntere manier om elektriciteit op te wekken, omdat er geen turbines of conventionele generatoren nodig zijn.
Aangezien de nanogenerator draait op vloeibare brandstoffen - die veel meer energie opslaan dan batterijen - is er hoop dat ze elektrische auto's veel verder kunnen laten gaan dan ze nu doen.
Het is een opstelling die lijkt op die in een verbrandingsmotor, waarbij uitbarstingen van brandstof in verbrandingskamers worden gespoten om zuigers aan te drijven. Vermogenselektronische circuits kunnen de stroomstootjes van verschillende nanobuisgeneratoren opvangen en gladstrijken, bijvoorbeeld om elektrische motoren in een auto aan te drijven. De brandstoftank kan worden bijgevuld zoals in een conventionele auto. En omdat de koolstofnanobuisjes tijdens het proces niet worden verbruikt, kunnen ze steeds opnieuw worden gebruikt.
Onlangs ontdekte Strano dat het overschakelen van nanobuisjes naar platte platen van nanomaterialen, zoals grafeen van één atoom dik, de efficiëntie verbetert. Het vormgeven van de platen om de energie van de thermopower-golf te richten, verbetert ook de prestaties.