Convectiekoeling kan energieneutraal dankzij thermo-chemische energieopwekking

Geplaatst op 02 december 2019 om 09:09 uur
Convectiekoeling kan energieneutraal dankzij thermo-chemische energieopwekking
Actieve koeling is cruciaal voor veel moderne technologieƫn, variƫrend van microprocessors in datacenters tot turbines en motoren. Geforceerde convectiekoeling, waarbij een koelvloeistof over het oppervlak van een heet voorwerp circuleert, kan goed aan dergelijke koelvereisten voldoen, maar vereist pompvermogen om het koelmiddel door de warme sectie te sturen. Actieve koeling vernietigt echter de vrije energiecomponent van de thermische energie, een energiegedeelte dat zou kunnen worden omgezet in elektriciteit. Dit probleem is nog nooit aangepakt, ondanks het wijdverbreide gebruik van geforceerde convectiekoeling in de huidige wereld.

Het onderzoek is gepublideerd in het Physical Chemistry Chemical Physics.

 

Eén methode voor het omzetten van restwarmte in elektrische energie door een chemische reactie wordt al tientallen jaren onderzocht. Deze methode, thermo-elektrochemische conversie, omvat de onderdompeling van twee elektroden die op verschillende temperaturen worden gehouden in een vloeibaar elektrolyt in een gesloten vat, waar een omkeerbare reductie-oxidatie (redox) reactie optreedt. Deze reactie genereert een elektrische stroom door een extern circuit. Onderzoek naar thermo-elektrochemische conversie is meestal uitgevoerd voor statische vloeistoffen.


Een team van de TU in Tokyo heeft nu thermo-elektrochemische conversie met geforceerde convectiekoeling geïntegreerd om het eerdergenoemde vrije-energiegedeelte deels terug te winnen. In een door de onderzoekers is ontwikkelde cel stroomt de elektrolytvloeistof als koelmiddel tussen twee parallelle elektroden, waarvan één het te koelen object is. De redoxreactie die in de cel optreedt, genereert elektriciteit; deze elektriciteit kan vervolgens worden gebruikt om de koelvloeistof door de cel te laten stromen.


De onderzoekers voerden gedetailleerde tests uit om op te helderen hoe de koeling en energieopwekking werkt. Deze bevindingen zullen naar verwachting een basisstrategie opleveren voor opschaling. "Hoewel de prototypische cel die in deze studie werd ontwikkeld klein was en de prestaties dus beperkt waren, biedt de technologie veel mogelijkheden voor verbetering door de geometrie van het vloeistofkanaal, het elektrodemateriaal en de redox-chemicaliën te optimaliseren", stelt hoofdonderzoeker Yoichi Murakami.

 
© Engineersonline.nl