برداشت‌ انرژی گرمایی از محیط اطراف

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانش‌آموختة دکتری مهندسی مکانیک، باشگاه پژوهشگران جوان، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب

2 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران

چکیده

در بسیاری از وسائل و ابزارها نمی‌توان از باتری استفاده کرد. در این‌گونه از وسائل باید از سیستم‌هایی استفاده نمود که بتوانند توان مورد نیاز خود را تأمین کنند. معمولاً سیستم‌های برداشت‌کنندة انرژی برمبنای ارتعاشات مکانیکی محیط اطراف، انرژی خورشیدی، امواج رادیویی و انرژی گرمایی کار می‌کنند. یکی از روش‌های رایج تأمین انرژی، استحصال انرژی از اختلاف دمای محیط اطراف است که با حذف باتری، دوام و طول عمر بیشتر و هزینة تمام‌شدة کمتری برای منبع انرژی ایجاد می‌نماید. مهارکننده‌های انرژی گرمایی، برمبنای اختلاف دمای دو سطح کار می‌کنند و موجب تولید انرژی الکتریکی می‌گردند. در این مقاله اصول کارکرد، مزایا و معایب این نوع برداشت‌کننده‌ها به اختصار تشریح و از جهت میزان کارایی و نحوة ساخت بررسی می‌شوند. این قطعات هم‌اکنون توجه بسیاری از محققان و پژوهشگران را به خود معطوف کرده‌اند و پیش‌بینی می‌شود در آینده‌ای نزدیک، بتوانند سهم عمده‌ای از بازار را به خود اختصاص دهند.

کلیدواژه‌ها


[1] X. Liu, C. Li, Y. D. Deng, C. Q. Su, An energy-harvesting system using thermoelectric power generation for automotive application, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 67 pp. 510-516, 2015.

[2] C. R. Bowen, M. H. Arafa, Energy harvesting technologies for tire pressure monitoring systems, Advanced Energy Materials, Vol. 5, No. 7, 2015.

[3] Xiao Yu, Yanxiang Liu, Hong Zhou, Yi Wang, Tie Li, Xiuli Gao, Fei Feng, Yuelin Wang, Thermal matching designed CMOS mems-based thermoelectric generator for naturally cooling condition, 2013 Symposium on  Design, Test, Integration and Packaging of MEMS/MOEMS (DTIP), IEEE, pp. 1-4. 2013.

[4] S. Lineykin, I. Ruchaevsky, A. Kuperman, Analysis and optimization of TEG-heatsink waste energy harvesting system for low temperature gradients, 16th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'14-ECCE Europe), pp. 1-10, 2014.

[5] L. Tayebi, Z. Zamanipour, D. Vashaee, Design optimization of micro-fabricated thermoelectric devices for solar power generation, Renewable Energy, Vol. 69, pp. 166-173, 2014.

[6] M. S. Romano, J. M. Razal, D. Antiohos, G. Wallace, J. Chen, Nano-Carbon Electrodes for Thermal Energy Harvesting, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 15, pp. 1-14, 2015.

[7] X. Yu, D. Xu, Y. Liu, H. Zhou, Y. Wang, X. Gao, et al., Significant performance improvement for micro-thermoelectric energy generator based on system analysis, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 67, pp. 417-422, 2015.

[8] Z. Wan, Y. Tan وC. Yuen, Review on energy harvesting and energy management for sustainable wireless sensor networks, 13th International Conference on Communication Technology (ICCT), IEEE, pp. 362-367و 2011.

[9] R. J. M. Vullers, Rob van Schaijk, Inge Doms, Chris Van Hoof, R. Mertens, Micropower energy harvesting, Solid-State Electronics, Vol. 53, No. 7, pp. 684-693, 2009.

[10] F. P. Leonov, Thermal matching of a thermoelectric energy harvester with the ambient, in 5th European conf on thermoelectrics, pp. 129-33, 2007.

[11] V. Leonov, T. Torfs, P. Fiorini, C. Van Hoof, Thermoelectric converters of human warmth for self-powered wireless sensor nodes, Sensors Journal, IEEE, Vol. 7, pp. 650-657, 2007.

[12] M. Gomez, R. Reid, B. Ohara, H. Lee, Influence of electrical current variance and thermal resistances on optimum working conditions and geometry for thermoelectric energy harvesting, Journal of Applied Physics, Vol. 113, No. 17, p. 174908, 2013.

[13] M. Strasser, R. Aigner, C. Lauterbach, T. F. Sturm, M. Franosch, G. Wachutka, Micromachined CMOS thermoelectric generators as on-chip power supply, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 114, No. 2, pp. 362-370, 2004.

[14] V, Leonov, P. Fiorini, S. Sedky, T. Torfs, C. Van Hoof, Thermoelectric MEMS .generators as a power supply for a body area network, In The 13th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, 2005. Digest of Technical Papers. TRANSDUCERS'05., Vol. 1, pp. 291-294, 2005.

[15] I. Stark, M. Stordeur, New micro thermoelectric devices based on bismuth telluride-type thin solid films, Eighteenth International Conference on Thermoelectrics, pp. 465-472, 1999.

[16] H. Bottner, J. Nurnus, A. Gavrikov, G. Kuhner, M. Jagle, C. Kunzel, D. Eberhard, G. Plescher, A. Schubert, K-H. Schlereth, New thermoelectric components using microsystem technologies, Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 13, No. 3, pp. 414-420, 2004.

[17] MPG-D751-Micropelt, Accessed on 8 September 2016, http://www.micropelt.com.

[18] Z. Wang, V. Leonov, P. Fiorini, C. Van Hoof, Realization of a poly-SiGe based micromachined thermopile, Proceedings of Eurosensors XXII, pp. 1420-1423. 2008.

[19] Thermal Energy Harvesting through Waste Heat Recovery, Accessed on 8 September 2016, http://www.micropelt.com.

[20] E. Hourdakis, A. G. Nassiopoulou, A thermoelectric generator using porous Si thermal isolation, Sensors, Vol. 13, Vo. 10, pp. 13596-13608, 2013.

[21] Z, Wang, V. Leonov, P. Fiorini, C. Van Hoof, Micromachined thermopiles for energy scavenging on human body, In TRANSDUCERS 2007-2007 International Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference, pp. 911-914, 2007.