에너지 전환은 어디에서나 발생합니다. 태양 전지판은 햇빛을 전기로 변환하고, 자동차 엔진은 가솔린의 화학 에너지를 차량을 가속화하는 운동 에너지로 변환하며 ATP 가수 분해는 ATP의 화학 에너지를 근육에 공급하는 기계적 에너지로 변환합니다. 자동차 또는 산업 공정의 배기도와 같은 열 에너지는 열전 전기, 열전 및 성분을 포함한 특수 재료를 사용하여 유용한 전기 에너지로 전환 될 수 있습니다.
Pyroelectricity
특정 재료에는 결정 구조로 인해 편광이라는 전기장이 내장되어 있습니다. 편광은 온도에 따라 다양 할 것이며, 극성 가열 또는 냉각으로 전기가 생성되는 유전자 전기로 이어집니다. 일반적으로, 온도 증가에 반응하여 편광은 감소한다. 세라믹, 폴리머 및 생물학적 물질조차 가성 전기성을 나타낼 수 있습니다. 이 효과는 일반적으로 사람들로부터 방출되는 열이 pyroelectric의 전기 반응을 유발하는 모션 탐지기에서 일반적으로 사용됩니다. 이 현상을 나타내는 이국적인 물질 시스템 중 하나는 분극이 증가 할 수있는 항염증 전기입니다. 감소와 반대로 가열로. 항 색소 세라믹 재료는 일반적으로 에너지 저장 응용에 사용됩니다.
이 연구에서, 항 섬유전 전기 란타넘 도핑 된 납 지르코 네이트 티탄 테이 필름의 파이로 전기 계수는 측정되고, pyroelectric 계수가 양성이고 음성 인 영역이 확립된다. 모델링 및 보조 실험은 양방향 반응의 물리적 기원을 보여줍니다. 연구원들은 항 색소 전기에서의 양성 성 전기 반응이 재료의 전자 특성의 온도 의존성에서 비롯된 것으로 나타 났으며, 일반적으로 온도와 관련된 온도와의 편광 변화가 아니라
.에너지 변환
번갈아 온도 및 전압 프로파일이 파이어로 커패시터에 작용하여 엔진의 열역학과 매우 유사 할 때 에너지 변환이 달성됩니다 (그림 1). 엔진 비유를 계속하면 필름의 전압은 엔진 내부의 가스 압력과 동일합니다. 1980 년대 이래로,“엔진 as-an-an-an-an-an-an-an-an-an-an-al-an-allice는이 분야에서 혁신을 주도했습니다. 이 공정의 효율은 온도, 파이로 전기 특성 또는 적용된 전압을 증가시켜 증가 할 수 있습니다.
양 방향성 성 전기 계수를 갖춘 항 색소는 전기 "엔진"을 작동시키는 흥미로운 방법을 제공합니다. 항 색소를 정기적 인 pyroelectric과 짝을 이루어주기를 가동하는 동안 전하를 앞뒤로 전달할 수 있습니다 (그림 2). 전기장은 압력과 동일하기 때문에 이는 반대 피스톤이 서로를 운전하는 데 도움이되는 V-8 엔진과 유사합니다. 이 장치는 커패시터이므로 인덕터와 연결될 때 자체 소비합니다.
양방향 성 전기 계수는 정상적인 파이어로 전기만으로는 불가능한 에너지 변환기 설계를 가능하게합니다. 기존의 항 색소 및 항 음극 체제가 단일 장치에서 실현되면 두 사이클이 함께 작동하면 전력과 효율성이 높아집니다. 이 연구에서, 항 색소 전기의 추가는 전력을 결합 된 밀도 ~ 3 w/cm로 30% 증가시킨다. 실용적인 파이로 전기 에너지 변환을 실현하려면 추가 작업이 필요합니다.
미래의 연구
파이어로 에너지 전환은 산업 공정, 발전 및 기타 낭비로 인한 저온 (<200 ° C) 열을 전환하는 매우 매력적인 접근법입니다. 또한 열원이 킬로미터 떨어진 레이저가있는 무선 전력 전송 기술로 미 육군에 의해 탐구되고 있습니다. 파이어로 재료 및 장치의 발전은 이러한 에너지 절약 및 전력 공유 기술을 현실로 만들 수 있습니다.
이러한 결과는 에너지 전환을위한 항 색소 전기 박막의 역 및 기존의 성 전기성 결합이라는 제목의 기사에 설명되어 있으며, 최근 Journal of Materials Chemistry C 에 발표되었습니다. 이 작업은 코네티컷 대학교, 메릴랜드 대학교 및 미국 해군 사관학교를 포함한 미 육군 연구소가 이끄는 팀에 의해 수행되었습니다.
