Tin KHCN nước ngoài
Sử dụng vật liệu mới tạo ra công tắc nhiệt hiệu quả, bền vững (02/01/2025)
-   +   A-   A+   In  

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Hokkaido ở Nhật Bản đã sử dụng phương pháp mới sử dụng oxit xeri (CeO2) làm vật liệu hoạt động trong các công tắc nhiệt để sản xuất chúng hiệu quả và bền vững hơn.

Trong phương pháp này, CeO2 được áp dụng dưới dạng màng mỏng bên trong các công tắc và vẫn đạt hiệu suất đáng chú ý. Hai phần ba năng lượng được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch như than và dầu bị lãng phí dưới dạng nhiệt. Các hệ thống quản lý nhiệt như điốt nhiệt, bóng bán dẫn có thể giúp thu hồi nhiệt này và sử dụng thay thế. 

Được gọi chung là công tắc nhiệt, chúng có thể điều khiển điện truyền nhiệt trong các hệ thống quản lý nhiệt. Các thiết bị này cung cấp phương pháp kết nối hoặc ngắt kết nối đường dẫn nhiệt dẫn điện giữa các thành phần mà không cần sự can thiệp của con người. Điều này làm cho hệ thống trở nên cực kỳ tinh vi và có thể vận hành tự động. 

Cách tiếp cận này hiệu quả hơn công nghệ chuyển đổi năng lượng nhiệt điện, chuyển đổi trực tiếp chênh lệch nhiệt độ thành điện, có hiệu suất chuyển đổi năng lượng thấp. Các ứng dụng tinh vi của công nghệ này bao gồm màn trập nhiệt cũng như màn hình tiên tiến giúp điều chỉnh hiệu quả quá trình truyền nhiệt hồng ngoại và tăng cường thu hồi nhiệt thải, do đó giúp hệ thống tiết kiệm năng lượng hơn. 

Công tắc nhiệt được chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau và ở nhiều trạng thái pha khác nhau. Công tắc nhiệt điện hóa thể rắn có một số ưu điểm so với các công tắc trạng thái khác. Tuy nhiên, theo thông lệ, công tắc nhiệt được chế tạo từ các vật liệu khan hiếm. Điều này không chỉ làm tăng chi phí sản xuất mà còn đòi hỏi khai thác rộng rãi để có được chúng. Hơn nữa, các công tắc nhiệt được phát triển bằng vật liệu này cũng mang lại hiệu suất không tối ưu, hạn chế việc triển khai trên diện rộng. 

 

Một nhóm nghiên cứu do Hiromichi Ohta, Giáo sư tại Đại học Hokkaido dẫn đầu đã sử dụng oxit xeri (CeO2) làm vật liệu lựa chọn trong cách tiếp cận của họ vì đây là giải pháp thay thế dễ kiếm. CeO2 có sẵn và việc tìm nguồn vật liệu này cũng thân thiện với môi trường, tiết kiệm chi phí. 

Ngoài ra, nó còn cải thiện hiệu suất hoạt động của công tắc, khiến nó trở thành phương pháp được ưa chuộng hơn để sản xuất công tắc điện trong tương lai. 

Ohta giải thích: "Thiết bị mới có tỷ lệ dẫn nhiệt bật/tắt là 5,8 và chiều rộng chuyển mạch dẫn nhiệt (κ) là 10,3 W/m·K, thiết lập chuẩn mực mới cho công tắc nhiệt điện hóa. Độ dẫn nhiệt ở trạng thái tối thiểu (off-state) là 2,2 W/m·K, nhưng ở trạng thái oxy hóa (on-state), nó tăng đáng kể lên 12,5 W/m·K. Các số liệu hiệu suất này vẫn nhất quán sau 100 chu kỳ khử và oxy hóa, chứng tỏ độ bền và độ tin cậy đáng kể khi sử dụng thời gian dài trong các ứng dụng thực tế”.

Do đó, công tắc nhiệt dựa trên oxit xeri là khám phá mang tính đột phá vì chúng đạt được khả năng kiểm soát luồng nhiệt hiệu quả cũng như bền vững. 

Các công tắc này có phạm vi ứng dụng rộng rãi và được triển khai hàng ngày, chẳng hạn như hệ thống làm mát điện tử và hệ thống năng lượng tái tạo.

Nguồn: vietq.vn

Số lượt đọc: 180

Về trang trước Về đầu trang