ऊर्जा - चीन में वैज्ञानिकों ने अद्वितीय व्युत्क्रम बैरोकैलोरिक प्रभाव पर आधारित एक नई अवधारणा-बैरोकैलोरिक थर्मल बैटरियों को प्रस्तावित और साकार किया है। इसके साथ वे कम तापमान वाले अपशिष्ट ताप स्रोतों से तापीय ऊर्जा निकाल सकते हैं और दबाव को नियंत्रित करके, मांग पर इसका पुन: उपयोग कर सकते हैं
एक चीनी शोध दल ने कम तापमान वाले अपशिष्ट ताप स्रोतों से तापीय ऊर्जा निकालने और दबाव को नियंत्रित करके मांग पर इसका पुन: उपयोग करने के लिए एक नई अवधारणा विकसित की है।
विश्व की अंतिम ऊर्जा खपत के 50% से अधिक के लिए गर्मी उत्पादन खाते और अपशिष्ट ताप क्षमता के विश्लेषण से पता चलता है कि दुनिया की प्राथमिक ऊर्जा खपत का 72% मुख्य रूप से गर्मी के रूप में रूपांतरण के बाद खो जाता है। यह वैश्विक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के 30% से अधिक के लिए भी जिम्मेदार है।
इस पृष्ठभूमि के खिलाफ, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के इंस्टीट्यूट ऑफ मेटल रिसर्च के प्रोफेसर एलआई बिंग के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने एक नई अवधारणा का प्रस्ताव दिया है और इसे साकार किया है - अद्वितीय उलटा बैरोकैलोरिक प्रभाव के आधार पर बैरोकैलोरिक थर्मल बैटरी।
अध्ययन आज (17 फरवरी, 2023) पत्रिका में प्रकाशित किया जाएगा विज्ञान अग्रिम.
बैरोकैलोरिक थर्मल बैटरी: संकल्पना और प्राप्ति। साभार: धातु अनुसंधान संस्थान
एक व्युत्क्रम बैरोकैलोरिक प्रभाव एक दबाव-प्रेरित एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की विशेषता है, एक सामान्य बैरोकैलोरिक प्रभाव के विपरीत, जहां दबाव एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया की ओर जाता है। अध्ययन के संबंधित लेखक प्रोफेसर एलआई ने कहा, "एक बारोकलोरिक थर्मल बैटरी चक्र में तीन चरण होते हैं, जिसमें दबाव पर थर्मल चार्जिंग, दबाव के साथ भंडारण और अवसादन पर थर्मल डिस्चार्जिंग शामिल है।"
बैरोकलोरिक थर्मल बैटरी को अमोनियम थायोसाइनेट (NH4एससीएन)। निर्वहन 43 जे जी की गर्मी के रूप में प्रकट हुआ था-1 या लगभग 15 K का तापमान वृद्धि। जारी की गई गर्मी यांत्रिक ऊर्जा इनपुट से 11 गुना अधिक थी।
अद्वितीय व्युत्क्रम बैरोकैलोरिक प्रभाव की भौतिक उत्पत्ति को समझने के लिए, कार्य सामग्री NH4एससीएन को सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे और न्यूट्रॉन स्कैटरिंग तकनीकों का उपयोग करके अच्छी तरह से चित्रित किया गया है। यह 363 K पर एक मोनोक्लिनिक से ऑर्थोरोम्बिक चरण में एक क्रिस्टल संरचनात्मक चरण संक्रमण से गुजरता है, साथ में ~ 5% का वॉल्यूमेट्रिक नकारात्मक थर्मल विस्तार और लगभग 128 J किलो एन्ट्रापी परिवर्तन होता है।-1 K-1.
यह संक्रमण 40 MPa जितना कम दबाव द्वारा आसानी से संचालित होता है, और यह 100 J kg से अधिक एन्ट्रापी परिवर्तनों वाला पहला उलटा बारोकलोरिक सिस्टम है।-1K-1. दबाव पर निर्भर न्यूट्रॉन प्रकीर्णन और आणविक गतिकी सिमुलेशन ने दिखाया कि SCN¯ आयनों के अनुप्रस्थ कंपन को दबाव से बढ़ाया जाता है और लंबी दूरी के क्रम को बनाने वाले हाइड्रोजन बंधन तब कमजोर हो जाते हैं।
नतीजतन, बाहरी दबाव के जवाब में सिस्टम अव्यवस्थित हो जाता है और इस प्रकार सामग्री पर्यावरण से गर्मी को अवशोषित करती है।
गर्मी में हेरफेर करने के लिए एक उभरते हुए समाधान के रूप में, बैरोकलोरिक थर्मल बैटरियों से विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में सक्रिय भूमिका निभाने की उम्मीद है, जैसे कम तापमान वाले औद्योगिक अपशिष्ट ताप संचयन और पुन: उपयोग, ठोस-राज्य प्रशीतन गर्मी हस्तांतरण प्रणाली, स्मार्ट ग्रिड और आवासीय ताप प्रबंधन। .
संदर्भ: "उलटा बैरोकैलोरिक प्रभाव पर आधारित थर्मल बैटरी" 17 फरवरी 2023, विज्ञान अग्रिम.
डीओआई: 10.1126/sciadv.add0374
इस अध्ययन को सीएएस, चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय और चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था।
