Nanotechnology Research Division [Yoshikawa Hiroyuki의 회장] (이하 "AIST"), 나노 기술 연구 부서 [Yokoyama Hiroshi의 회장 인 Yokoyama Hiroshi], NanoTechnology Research Division [Yokoyama Hiroshi], NanoTechnology Research Division [Yohikawa Hiroyuki 회장] (이하 "AIST")의 최고 연구원 Funahashi Ryoji 온수기와 스토브의 가스 연소에 의해 동시에 전기열전 발전바카라 사이트이 개발되었습니다
발전 바카라 사이트은 고온 공기에서도 안정적 인 세라믹 열전 재료로 만들어졌으며 스테인레스 스틸 파이프가 덮인이 재료로 만들어집니다 따라서, 열교환 기인 스테인레스 강 파이프는 불꽃에 직접 노출되지 않으며 강관을 보호 할 수 있으며 열교환 기의 수명을 확장 할 수 있습니다 또한, 불꽃 온도가 제어 될 수 있으며, 이는 또한 불완전한 연소에 의해 발생하는 인체 및 일산화탄소 (CO)에 유해한 질소 산화물 (NOX)의 생성을 감소시킬 것으로 예상 될 수있다 또한 바카라 사이트에서 전력을 추출 할 수 있습니다 다시 말해, 이번에 개발 된 파이프 형 바카라 사이트은 지금까지 사용되지 않은 화염으로 인한 고온 에너지를 효율적으로 사용할 수 있습니다
지금까지, 30cm 길이의 한 바카라 사이트은 가스를 태우기 위해 메인 제어 온수기에 부착되었으며, 동시에 13-15V, 028W의 전력 및 수증기를 얻을 수있었습니다
가스 장비에서 직접 열 교환을 허용하는이 열전 전기 바카라 사이트을 사용하면 가스 장비의 안전성을 향상시킬 수있을뿐만 아니라 과열 증기 및 미스트 사우나를 사용하는 요리 장비와 같이 집에서 물 증기를보다 편리하게 사용할 수있게 해줍니다
세부 사항은 6 월 29 일부터 도쿄 해양 과학 및 기술 대학에서 열릴 일본 기계 엔지니어 협회의 11 번째 전력 및 에너지 기술에 발표 될 예정입니다
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이번에 개발 된 파이프 형 바카라 사이트의 모양
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최근에, 일반 가정에서 과열 증기의 사용이 증가하고 있습니다 전기 장비는 소규모 증기 생성기를 개발 한 최초의 사람 이었지만 에너지 효율과 폭발력을 고려하면 가스 연소가 짧은 시간에 많은 양의 증기를 생성 할 수 있기 때문에 가스 연소가 재 설계되고 있습니다 그러나, 가스 연소 시스템에서, 열을 교환하고 화염 온도의 감소가 발생하는 스테인레스 스틸 파이프의 열 악화로 인한 일산화탄소 (CO)의 생성이 문제가되었다 (도 1 (a)) 따라서이 문제를 해결할 수있는 안전하고 안전한 가스 연소 시스템을 실현하려는 욕구가있었습니다
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그림 1 가스 연소 (a)와 작은 가스 버너 (b)를 사용한 열전 발전으로 인해 과열 증기가 생성 될 때의 문제
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AIST는 세라믹 열전 발전에 대한 연구를 수행하는데, 이는 지속 가능한 사회를 실현하기 위해 에너지에서 폐 열을 회수하고 환경 문제를 해결할 것으로 예상되며, 가스 연소를 통해 전기를 생성 할 수있는 전기를 생성 할 수있는 자체 세라믹 (금속 산화물) 열전 재료를 개발하여 전력 생성 바카라 사이트을 개발했습니다 (그림 1 (b))
세라믹 열전 시스템에 대한 AIST의 연구는 1998 년에 연구가 시작된 이래로 확립되었으며 약 500 ° C의 작동 온도 차이와 하루에 2,000 가지 유형의 열 전자 샘플을 합성하고 평가하는 기술을 갖춘 P- 타입 층 코발트 열전 산화물의 발견을 확립했습니다 이 기술을 실질적으로 사용하기 위해, 우리는 연소 및 열 전달에 기술력이 높은 오사카 가스 (Osaka Gas Co)의 에너지 기술 연구소 (Energy Technology Research Institute of Osaka Gas Co, Ltd)의 협력을 요청했으며, 위에서 언급 한 증기 생성기의 문제가 세라믹 열전기 재료로 해결 될 수 있는지 여부를 논의하고이를 달성하기 위해 모드를 개발할 수 있는지 논의했습니다
AIST가 지금까지 만든 모든 바카라 사이트은 판 모양입니다 (그림 2) 그러나 사용자와의 토론에 따르면이 모양의 바카라 사이트이 사용자에게 항상 사용하기 쉬운 것은 아닙니다 예를 들어, 열원의 표면이 반드시 평평하지는 않으며 큰 냉각 시스템도 필요합니다 이 시간을 개발하는 목표는 가스 연소 불꽃에서 전기와 과열 증기를 동시에 생성 할 수있는 바카라 사이트입니다 따라서 바카라 사이트 식 모양을 설계하여 연구를 시작해야했습니다
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그림 2 : AIST에 의해 개발 된 기존의 플레이트 형 열전 바카라 사이트
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이 연구에서, 목표는 열원이 천연 가스 연소의 불꽃이기 때문에 냉각제를 과열 증기로 직접 바꾸는 발전 바카라 사이트을 개발하고 온도 차이를 제거하는 것이 었습니다 이를 달성하기 위해서는 우수한 발전 특성뿐만 아니라 화염에 대한 내구성이 높고 열 교환 특성이 높은 재료가 필요합니다 따라서, 우리는 열교환 기에 직접 부착 할 수있는 파이프 형 바카라 사이트을 제조하는 작업을 수행했습니다
플레이트와 유사한 바카라 사이트의 개발에서 경작 된 기술을 사용하여 세라믹 요소의 제조 및 처리 (그림 3 (a)), 곡선 표면상의 전극 형성 (그림 3 (b))과 같은 새로운 도전을 해결하고 (그림 3 (b)), 스테인레스 스틸 파이프와 열전 전기 요소 사이의 전기 절연 및 고열 특성을 보장하고 A 파이프-유형 바카라 사이트을 개발했습니다 이 바카라 사이트의 모양은 총 길이가 30cm (열전 요소에서 21cm)이며, 단면이 8mm 인 반 크기이며, 하나의 파이프 바카라 사이트은 54 쌍의 P-N 요소로 구성됩니다
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그림 3 : 가공 후 (A) 및은 전극이 형성된 요소 (B)
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이 파이프 유형 바카라 사이트은 자체 스토핑 온수기 (그림 4 (a))에 부착되었고 온수를 가열했습니다 바카라 사이트의 표면은 천연 가스 연소 불꽃에 노출되며 온도 차이는 온수기에서 얻은 온수의 일부를 파이프로 붓고 달성됩니다 바카라 사이트 근처의 온도는 약 1000 ° C이고, 파이프 끝에서 수증기를 얻었습니다 (그림 4 (b)) 이 열 교환은 단일 파이프 형 바카라 사이트에서 13-15V 및 028W의 전력을 얻을 수있게했습니다 (그림 5)
이번에는 전력 생성이 자체 층의 온수기를 사용하여 생성되었지만 일반 가정 (24 볼륨 온수기, 418kW 온수 출력, 46W 등급 전력 소비)에는 60 개의 바카라 사이트에 대한 공간이 있으며 현재 바카라 사이트은 168W (90V)의 전력을 얻을 수 있습니다 앞으로 세라믹 열전 재료를 사용하여 내부 저항을 줄이고 바카라 사이트의 열 전달 성능을 향상시키는 구조를 개발할 수 있다면 800W의 발전이 가능할 것으로 예상됩니다
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그림 4 파이프 형 열전 바카라 사이트 (a) 및 수증기 생성 (b)
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그림 5 단일 파이프 유형 바카라 사이트의 생성 특성
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그러한 많은 양의 전력이 생성 될 수 있다면, 콘센트에 연결할 필요가없는 완전히 자체 자체 지원 증기 발생기를 실현할 수 있으며 세라믹 요소에 의한 강관 표면의 보호 효과는 열 교환기의 수명을 연장 할 수있게합니다 또한, 불꽃 온도는 바카라 사이트에 의해 생성 된 전력을 사용하여 정확하게 제어 될 수 있으며, 이는 일산화탄소 (CO) 및 질소 산화물 (NOX)의 생성으로부터 억제 될 수 있으며, 이는 인체에 유해합니다 이러한 방식으로, 이번에 개발 된 바카라 사이트은 가스 장비의 안전성을 높일뿐만 아니라 불꽃을 효과적으로 사용하는 것과 같이 일상 생활을 더욱 편안하게 만들 것으로 예상됩니다 (그림 6)
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그림 6 고온 열을 사용하여 에너지 절약, 안전 및 편안한 생활의 예 이전 온수기 (A) 및 온수기 (B) 열전 바카라 사이트이 장착되어 있습니다
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미래에 AIST는 기기 제조업체와의 공동 연구 및 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관을위한 공동 연구를 통해 에너지 및 환경 문제의 해결에 기여할뿐만 아니라 신뢰성, 발전 성능, 열 교환 특성을 개선하고 기술을 개발하고 비용을 줄이고보다 특정한 열 교환기를 제조하고 에너지 및 환경 문제를 해결하는 데 기여하는 것보다 더 많은 열전제 문제를 제조하는 데 기여할 것입니다