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एमआईटी थर्मल बिजली को तीन गुना बढ़ाने का नया तरीका विकसित करता है


MIT इंजीनियरों ने गर्मी को बिजली में बदलना आसान बना दिया। टीम ने पारंपरिक थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरणों को लिया और "टोपोलॉजिकल" सामग्रियों का उपयोग करके उन्हें पुनर्निवेशित किया।

एक टोपोलॉजिकल इंसुलेटर ऐसी सामग्रियां हैं जो इंटीरियर को इंसुलेट करती हैं लेकिन एक ऑब्जेक्ट की सतह पर इलेक्ट्रॉन आंदोलन का समर्थन करती हैं। एमआईटी के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग के पोस्टडॉक ते-हुआन लियू के लिए, टोपोलॉजिकल सामग्रियों की अद्वितीय भौतिकी वास्तव में वही है जो उनकी टीम ने खोज करने के लिए उपयोग किया था।

एमआईटी के साथ एक साक्षात्कार में उन्होंने कहा, "हमने पाया है कि हम इस तरह की नैनोस्ट्रक्टेड सामग्री की सीमाओं को धक्का दे सकते हैं, जो टोपोलॉजिकल सामग्रियों को एक अच्छा थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री बनाता है, जो सिलिकॉन जैसे पारंपरिक अर्धचालकों की तुलना में अधिक है।" "अंत में, यह बिजली बनाने के लिए गर्मी स्रोत का उपयोग करने में हमारी मदद करने का एक स्वच्छ-ऊर्जा तरीका हो सकता है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड की हमारी रिहाई कम हो जाएगी।"

थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरणों का उपयोग वर्तमान में अपेक्षाकृत कम बिजली अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। वे तेल पाइपलाइन सेंसर के लिए काम करते हैं, हाल के वर्षों में लगभग सभी अंतरिक्ष जांच पर, मोटर वाहन थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर में ईंधन दक्षता को बढ़ावा देने के लिए, और यहां तक ​​कि कुछ मिनीफ़्रेड पर भी। वे अतिरिक्त बिजली में अतिरिक्त अपशिष्ट गर्मी में परिवर्तित करने के लिए बिजली संयंत्रों में भी पाए जा सकते हैं। लेकिन लियू और टीम के निष्कर्षों से थर्मा द्वारा उत्पादित ऊर्जा में वृद्धि हो सकती हैl तीन गुना अधिक परंपरागत रूप से जितना संभव सोचा गया है।

लेकिन ये कैसे काम करता है? जब पारंपरिक थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के एक सिरे को गर्म किया जाता है और दूसरी तरफ ठंडा किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन गर्म से ठंडे अंत तक प्रवाहित होते हैं और विद्युत प्रवाह उत्पन्न करते हैं। तापमान जितना बड़ा होता है, करंट उतना अधिक होता है। उत्पन्न ऊर्जा का अमून भी सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है।

हालांकि, पिछले शोध से पता चला है कि टोपोलॉजिकल मैटिरियल वास्तव में नैनोस्ट्रुक्ट्रेड हो सकते हैं और अंततः वर्तमान में वृद्धि करने की अपनी क्षमता को बढ़ाने के लिए पैटर्न बना सकते हैं। लियू और उनकी टीम यह देखना चाहती थी कि टोपोलॉजिकल मैटिरल से कितना बढ़ावा मिला है और इसका पुनर्गठन कैसे किया जा सकता है।

उन उत्तरों को प्राप्त करने के लिए, लियू ने टिन टेलुराइड के प्रदर्शन का अध्ययन किया - सबसे अच्छा थर्मोइलेक्ट्रिक टोपोलॉजिकल मैटिरियल में से एक। सेमीकंडक्टर अक्सर सीसा से अलंकृत होता है जिसका उपयोग अवरक्त डिटेक्टरों में किया जाता है।

प्राकृतिक प्रदर्शन के खिलाफ नैनोसंरचना को मापने के लिए, टीम ने एक ऊर्जा में औसत दूरी को मापने के लिए एक दी गई ऊर्जा के साथ एक सामग्री में यात्रा की जाएगी, जो कि सामग्री में दोषों से बिखरे होने से पहले होगी। यह एक आम तौर पर इस्तेमाल की जाने वाली प्रक्रिया है जिसका नाम है "औसत मुक्त पथ।"

टीम ने अंततः पाया कि एक सामग्री के छोटे दाने का आकार, उच्च ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन अधिक विद्युत प्रवाह का संचालन करते हैं क्योंकि उनके बिखरने की संभावना कम होती है। इस प्रकार, वोल्टेज में सुधार के लिए एक बड़ा कमरा है। शोधकर्ताओं ने सबसे अच्छा परिदृश्य पाया? टिन टेलुराइड के दाने के आकार को केवल 10 नैनोमीटर तक कम करने से उन्हें तीन गुना बिजली मिलती है जो बड़े अनाज के साथ होता है।

शोध के अनुसार:

"नैनोस्ट्रक्टेड सामग्री छोटे क्रिस्टल के एक पैचवर्क से मिलती-जुलती है, जिनमें से प्रत्येक को सीमाओं के साथ जाना जाता है, जिसे अनाज की सीमाओं के रूप में जाना जाता है, जो एक क्रिस्टल को दूसरे से अलग करता है। जब इलेक्ट्रॉन इन सीमाओं का सामना करते हैं, तो वे विभिन्न तरीकों से बिखर जाते हैं। लंबे समय तक मुक्त कणों के साथ इलेक्ट्रॉनों को दृढ़ता से बिखरेगा। गोलियों की तरह दीवार से टकराने से, जबकि छोटे मतलब मुक्त रास्तों वाले इलेक्ट्रॉन बहुत कम प्रभावित होते हैं। "

"हमारे सिमुलेशन में, हमने पाया कि हम एक सामयिक सामग्री के दाने के आकार को पहले की तुलना में बहुत अधिक कम कर सकते हैं, और इस अवधारणा के आधार पर, हम इसकी दक्षता बढ़ा सकते हैं," लियू ने कहा।

अंततः, लियू और टीम ने कहा कि यह खोज इंजीनियरों को स्मार्ट उपकरणों को तैयार करने में मदद कर सकती है जो ऊर्जा का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग करते हैं और कुछ भी बर्बाद नहीं करते हैं - गर्मी उत्पादन भी नहीं।


वीडियो देखना: . LECTURE-10.. BLOCK DIAGRAM OF THERMAL POWER PLANT.. ROSHAN SIR (अक्टूबर 2021).