Nyt ikke-lineært kredsløb til at høste ren strøm ved hjælp af grafen (m/video)

Nyt ikke-lineært kredsløb til at høste ren strøm ved hjælp af grafen (m/video)

Tidsstempel: 18. august 2023 kl. 5
Kildeknude: 2221653
18. august 2023 (Nanowerk nyheder) At opnå nyttigt arbejde fra tilfældige fluktuationer i et system i termisk ligevægt har længe været anset for umuligt. Faktisk lukkede den fremtrædende amerikanske fysiker Richard Feynman i 1960'erne effektivt yderligere undersøgelser, efter at han i en række forelæsninger argumenterede for, at Brownsk bevægelse eller atomers termiske bevægelse ikke kan udføre nyttigt arbejde. Nu er en ny undersøgelse offentliggjort i Fysisk gennemgang E ("Opladning af kondensatorer fra termiske udsving ved hjælp af dioder") har bevist, at Feynman gik glip af noget vigtigt. Tre af papirets fem forfattere er fra University of Arkansas Department of Physics. Ifølge førsteforfatter Paul Thibado beviser deres undersøgelse strengt, at termiske udsving af fritstående graphene, når den er forbundet til et kredsløb med dioder med ikke-lineær modstand og lagerkondensatorer, giver det nyttigt arbejde ved at oplade lagerkondensatorerne.

[Indlejret indhold]

Forfatterne fandt ud af, at når lagringskondensatorerne har en initial ladning på nul, trækker kredsløbet strøm fra det termiske miljø for at oplade dem. Holdet viste derefter, at systemet opfylder både termodynamikkens første og anden lov gennem hele opladningsprocessen. De fandt også ud af, at større lagerkondensatorer giver mere lagret ladning, og at en mindre grafenkapacitans giver både en højere initial opladningshastighed og længere tid til afladning. Disse egenskaber er vigtige, fordi de giver tid til at afbryde lagringskondensatorerne fra energiopsamlingskredsløbet, før nettoladningen går tabt. Denne seneste publikation bygger på to af gruppens tidligere undersøgelser. Den første blev udgivet i 2016 Physical Review Letters artikel ("Anomal dynamisk opførsel af fritstående grafenmembraner"). I denne undersøgelse identificerede Thibado og hans medforfattere grafens unikke vibrationsegenskaber og dets potentiale for energihøst. Den anden blev udgivet i 2020 Fysisk gennemgang E artikel ("Fluktuationsinduceret strøm fra fritstående grafen"), hvor de diskuterer et kredsløb, der bruger grafen, der kan levere ren, ubegrænset strøm til små enheder eller sensorer. Denne seneste undersøgelse går endnu længere ved at etablere matematisk design af et kredsløb, der er i stand til at samle energi fra jordens varme og lagre det i kondensatorer til senere brug. "Teoretisk set var det det, vi satte os for at bevise," forklarede Thibado. "Der er velkendte energikilder, såsom kinetiske, sol-, omgivende stråling, akustiske og termiske gradienter. Nu er der også ikke-lineær termisk effekt. Normalt forestiller folk sig, at termisk kraft kræver en temperaturgradient. Det er selvfølgelig en vigtig kilde til praktisk magt, men det, vi fandt, er en ny kilde til magt, som aldrig har eksisteret før. Og denne nye kraft kræver ikke to forskellige temperaturer, fordi den eksisterer ved en enkelt temperatur."

Tidsstempel:

Mere fra Nanoværk