211service.com
Framsteg på ett kraftfullt nytt sätt att generera elektricitet
För ungefär fyra år sedan, forskare i Michael Strano's kemitekniklabb vid MIT belade en kort bit garn gjord av kolnanorör med TNT och tände ena änden med en laser. Det gnistrade och brann som en säkring och demonstrerade ett nytt sätt att generera elektricitet som producerar fenomenala mängder kraft.
Vid den tiden förstod ingen hur det fungerade, och det var så ineffektivt att det var lite mer än en laboratorienyfikenhet, säger Strano.
Nu har Strano listat ut den underliggande fysiken, vilket har hjälpt hans team att förbättra effektiviteten dramatiskt – med 10 000 gånger – och kartlagt en väg för fortsatta snabba förbättringar. En dag kan generatorer som använder fenomenet få bärbar elektronik att hålla längre och göra elbilar lika bekväma som konventionella, både utöka räckvidden och möjliggöra snabb tankning på några minuter.
Effektiviteten hos de labbenheter som tillverkats hittills är fortfarande låga jämfört med konventionella generatorer. Stranos senaste enhet är lite över 0,1 procents effektivitet, medan konventionella generatorer är 25 till 60 procent effektiva.
Men Strano säger att de kan vara användbara i vissa nischapplikationer, där ett plötsligt kraftutbrott behövs. Och Strano säger att de ytterligare förbättringarna av effektiviteten innebär att bredare tillämpningar snart kan vara genomförbara.
De nya generatorerna utnyttjar ett fenomen som Strano kallar en termokraftvåg. Det konventionella sättet att generera elektricitet genom att bränna ett bränsle är att använda värme för att få expanderande gaser att driva en turbin eller en kolv. I Stranos system, när bränslet brinner längs med hans nanorör, driver förbränningsvågen elektroner före det och skapar en elektrisk ström. Det är ett mycket mer direkt och effektivt sätt att generera el, eftersom inga turbiner eller konventionella generatorer krävs.
Eftersom nanogeneratorn drivs med flytande bränslen - som lagrar mycket mer energi än batterier - finns det hopp om att de skulle kunna tillåta elbilar att gå mycket längre än de gör nu.
Det är en uppställning som inte liknar den i en förbränningsmotor, där bränsleskurar sprutas in i förbränningskamrarna för att driva kolvar. Kraftelektroniska kretsar skulle kunna ta ström från flera nanorörsgeneratorer och jämna ut den, använda den för att driva elmotorer i en bil, till exempel. Bränsletanken skulle kunna fyllas på som en i en vanlig bil. Och eftersom kolnanorören inte förbrukas i processen, kan de användas om och om igen.
Nyligen upptäckte Strano att byte från nanorör till platta ark av nanomaterial – som enatomtjock grafen – förbättrar effektiviteten. Att forma arken för att rikta energin från termokraftvågen ökar också prestandan.