Paul Sparks
0 
5264
1210
Slyšeli jste někdy o slitinách s tvarovou pamětí? DCI Ve věku snižujících se palivových zdrojů a zvyšujících se nákladů na benzín dělají výrobci automobilů vše, co je v jejich silách, aby auta byla energeticky účinnější. Ale je tu jedno zřejmé místo, kde je energie jednoduše vyhazována, zatímco auto běží: v žáru vycházejícím z výfukového potrubí.
První zákon termodynamiky nám říká, že energii nelze vytvořit ani zničit, ale to neznamená, že určité množství nemůže být jednoduše zbytečné. Obecně zbytečná energie zanechává systém ve formě tepla a ve voze se velká část této zbytečné tepelné energie nachází ve výfuku. Ale co kdybychom mohli část této tepelné energie přeměnit zpět na užitečnou formu - například řekněme elektřinu? General Motors vyvinul prototypové zařízení, které to přesně dělá pomocí slitin s tvarovou pamětí (SMA). SMA je slitina, kterou lze vyrobit tak, aby měla dva různé tvary v závislosti na teplotě, tzv. Tvar v domovském stavu, když je horký, a druhý stav, když je v pohodě. Přesuňte kus slitiny s tvarovou pamětí tam a zpět mezi horkým a chladným prostředím a mezi těmito dvěma tvary se bude měnit tam a zpět. Vědci si již několik let uvědomili, že SMA vytlačované do vodičů by mohly být způsobem, jak vyrábět využitelnou energii z tepla, ale systém GM je první, kdo projeví skutečný slib jako způsob výroby elektřiny v autě.
Abychom pochopili, jak zařízení GM funguje, představte si systém se třemi rotujícími kladkami uspořádanými v rozích trojúhelníku. Spojovací kladky je spojitý pás vyrobený z drátů ze slitiny s tvarovou pamětí. Pokud je jeden roh tohoto uspořádání řemenic umístěn poblíž horké výfukové trubky automobilu a zbývající dva rohy v chladnější, lépe větrané oblasti, bude se pás stahovat do svého kratšího domovského stavu, když se blíží k řemenici v horkém rohu. Tato kontrakce přitáhne zbytek pásku po něm, což způsobí, že se řemenice otáčí a více drátu posune směrem k zahřáté kladce. Rotující kladky pak vytáhnou zahřátý drát SMA zpět směrem k chladné oblasti, kde se v pokračujícím cyklu opět rozšíří. Kruhový pohyb vytvářený řemenicemi může být použit k pohonu generátoru, který vyrábí elektřinu, která zase může spouštět autorádio, klimatizaci, elektrický vývod automobilu - cokoli potřebuje relativně nízký zdroj elektrické energie.
Podle vědců společnosti GM by mělo trvat přibližně deset let, než se toto zařízení přesune z prototypové fáze do praktické aplikace, ale stále existuje mnoho problémů, které jim brání. Vytváření drátu SMA jeho tvarem v domovském stavu je časově náročný proces - v současné době to trvá asi tři měsíce - a díky kovové únavě jsou SMA náchylné k prasknutí poté, co byly už nějakou dobu použity. Existující prototyp GM generuje pouze asi 2 watty elektřiny, ale výzkumný tým, který je za to zodpovědný, se domnívá, že to lze rozšířit pro praktické aplikace. Aplikace pro elektřinu vyráběnou slitinami tvarových kovů samozřejmě přesahují i automobily, ale SMA pravděpodobně nebudou běžně používány jako prostředek recyklace tepelné energie na několik následujících let.