شبیه سازی و بررسی تاثیر نانولوله کربنی بر بازده قطعه پلیمری تبدیل کننده انرژی گرمایی به الکتریسیته
چکیده
انرژی های موجود در محیط به شکل های مختلف از قبیل مکانیکی، خورشیدی، حرارتی، بادی و مغناطیسی وجود دارند که می توان آن ها را به طریق مناسبی در اختیار گرفته و به انرژی الکتریکی قابل استفاده در سیستم-های مختلف تبدیل کرد. بهره گیری از انرژی گرمایی هدر رفته در سیستم های مصرف کننده و یا تولید کننده انرژی، کاربرد نوینی از برداشت انرژی در مقیاس های میکرو و ماکرو با استفاده از ژنراتورهای ترموالکتریک است. از آنجایی که مواد ترموالکتریک غیر آلی معایبی از جمله هزینه بالای تولید، کمیاب بودن و حتی سمی بودن را دارند، در این پایان نامه مواد ترموالکتریک پلیمری مورد توجه قرار گرفته اند که علاوه بر نداشتن معایب ذکر شده، دارای مزایایی از جمله چگالی پایین، هزینه کم، انعطاف پذیری، هدایت حرارتی کم و هدایت الکتریکی زیاد می باشند که منجر به استفاده از این مواد برای تولید انرژی در مقیاس میکرو می شود. همچنین نانولوله کربنی بدلیل ویژگی های مکانیکی، حرارتی و الکتریکی برجسته، به عنوان در جهت بهبود عملکرد قطعه ترموالکتریک در این پایان نامه استفاده و مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، یک قطعه ترموالکتریک پلیمری شبیه سازی شده و تأثیر پارامترهای هندسی، ویژگی های منبع گرم و سرد و ماده احاطه شده بین پایه های قطعه ترموالکتریک بر عملکرد سیستم بررسی می شود. همچنین به منظور افزایش ولتاژ و توان الکتریکی قطعه ترموالکتریک، مدلی طراحی و ارائه شده است که در آن آرایه ای از cnt ها به عنوان جهت انتقال حرارت از منبع گرم و سرد به قطعه ترموالکتریک استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی مدل نشان می دهند که با استفاده از cnt، ولتاژ مدار باز و توان الکتریکی خروجی قطعه به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. قطعه ترموالکتریک طراحی شده را می توان بصورت ترکیبی با قطعات و مدارات میکروالکترونیک جهت تامین توان مورد نیاز از حرارت تلف شده توسط خود قطعه بکار برد.