EO

Warmte efficiënter omgezet in elektriciteit door te sleutelen aan nanostructuur

16 november 2020 om 13:55 uur

In de industrie kan meer dan twee derde van de geproduceerde energie verloren gaan als hitte. Thermo-elektrische materialen hebben de eigenschap om die warmte om te zetten in elektriciteit, waardoor het een effectieve manier kan zijn om industriële processen te verduurzamen. Materiaalwetenschappers uit Delft hebben ontdekt dat de energieopbrengst uit warmte efficiënter kan, door aanpassingen te doen in de nanostructuur van het thermo-elektrische materiaal.


Het artikel is gepubliceerd in Nano Energy.

 

Momenteel wordt thermo-elektriciteit niet op grote schaal ingezet, omdat de energieopbrengst niet opweegt tegen de kosten van de thermo-elektrische materialen. Eerder toonden Zuid-Koreaanse onderzoekers aan dat er onder invloed van temperatuur bepaalde nanostructuren kunnen ontstaan in het materiaal. Deze uitkomst gebruikten Biswanath Dutta en Poulumi Dey als startpunt voor hun onderzoek, waarbij ze het materiaal analyseren en er theoretische simulaties op loslaten. "We werkten met een zogeheten NbCoSn half-Heusler verbinding", zegt Dutta, "een verbinding die bestaat uit niobium, kobalt en tin. Door met de hoeveelheden van die elementen te spelen, verandert de efficiëntie van het materiaal."

 

In hun simulaties voegden Dutta en Dey op verschillende positie in de nanostructuur een of twee extra kobaltatomen toe. Dey: "In de simulaties zagen we dat de positie van die atomen erg belangrijk is voor de prestaties van het materiaal. Dit was nog niet eerder aangetoond in experimenten, omdat de resolutie van de metingen daar te laag voor is."


Daarnaast namen de onderzoekers bij het positioneren van de kobalt atomen ook een ander effect waar in het materiaal: Het ‘energie filterend'-effect. Hierbij worden elektronen met weinig energie als het ware tegengehouden, terwijl elektronen met veel energie door kunnen stromen. Dey: "Dit filter wordt gevormd door de raakvlakken tussen de nanostructuren in het materiaal, die er samen voor zorgen dat energieopbrengst omhoog gaat."


Nu Dutta en Dey hebben aangetoond hoe de nanostructuur van invloed is op de productie van elektriciteit, kan dat worden toegepast in de ontwikkeling van nieuwe thermo-elektrische materialen. Dutta: "Op dit moment worden die materialen gemaakt in een lang en grondig proces van het samenpersen en verhitten van voorgevormde structuren. Wij stellen voor om met ongevormde materialen te beginnen en daar de nanostructuren in aan te brengen. Hierdoor kan het lange en energieslurpende vormingsproces worden overgeslagen, terwijl het elektro-thermische materiaal uiteindelijk efficiënter wordt."

 

Gerelateerd nieuws

Witteveen+Bos verpompt 4000 ton water per uur van Rotterdam naar Den Haag

Witteveen+Bos verpompt 4000 ton water per uur van Rotterdam naar Den Haag

Gasunie en Havenbedrijf Rotterdam werken momenteel aan een ondergrondse leiding waarmee restwarmte uit de Rotterdamse haven kan worden gebruikt om huizen en bedrijven in Zuid-Holland te verwarmen. Witteveen+Bos won…

TU/D Solar Team bouwt waterstofboot

TU/D Solar Team gelooft meer in waterstof dan in zon

Het TU Delft Solar Boat Team heeft in de afgelopen jaren succesvolle prestaties neergezet met zijn boten op zonne-energie. Dit jaar neemt het team de volgende grote stap om een boot te ontwerpen en te bouwen die vaart op…

80 Nederlandse bedrijven naar CES

Tachtig Nederlandse bedrijven naar CES

Tachtig Nederlandse innovatieve groeibedrijven nemen in januari deel aan de Consumer Electronics Show (CES). Dit is de grootste Nederlandse CES-delegatie ooit. De deelnemers vertegenwoordigen een breed aanbod van…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuw: dynamische inclinometer van DIS Sensors

Monitor machines en installaties zónder dat trillingen de gemeten waarden beïnvloeden met de dynamische inclinometer...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

8 december 2020, online

Medische elektronica event

De focus van dit event ligt op de ontwikkeling (+ voorwaarden/regelgeving) en productie van medische...

8 december 2020, München

automatica

Vakbeurs over automatisering en robotica

10 december 2020, 10, 11 en 14 december 2020

Machineveiligheid in vogelvlucht (online training)

Meer agendapunten »