Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) a été inspiré par la DARPA, l'aile folle de la science du Pentagone. ARPA-E fonds à haut risque, potentiellement projets à haute rentabilité qui pourrait radicalement changer nos vies, dans ce cas, la façon dont nous produisons, utilisons et stocker l'énergie. Lors de la conférence annuelle de l'organisation à Washington, DC, nous avons eu un regard de près à ces idées.
Puissance de la chaleur
Mark Golben , vice-président de la R & D pour Ergenics , a dévoilé un générateur de cycle métal - hydrure développé en partie à la Texas A & M University .
Ce système repose sur des copeaux métal - hydrure à l'intérieur des bobines d'un échangeur de chaleur. Au sommet de l' échangeur de chaleur est un piston creux . Lorsque l'échangeur de chaleur est froide , le piston reste dans une position rétractée . Lorsque l' échangeur thermique est trempé dans de l'eau chaude , cependant, le conduit de chaleur de gaz d'hydrogène sur les copeaux de métal et à travers le tube creux du piston . Cela , à son tour, entraîne le piston vers le haut. Tremper l'échangeur de chaleur à l'eau froide et de l'hydrogène gazeux s'écoule vers le bas du tube et en arrière dans l'hydrure métallique , ce qui provoque le piston de se rétracter . Rincer et répéter .
Un générateur qui fonctionne sur ce principe pourrait alimenter une maison, Golben dit , en utilisant l'eau chauffée par un collecteur solaire thermique sur le toit comme celui qui puissance de chauffe-eau solaires classiques . Vannes causerait alternant eau chaude et froide à circuler sur l'échangeur de chaleur pour entraîner le piston vers le haut et vers le bas pour alimenter un générateur .
L'équipe travaille sur un générateur de 5 kilowatts comme démonstrateur . Si tout va bien , ils vont évoluer jusqu'à un système capable de générer 20 kilowatts de puissance .
Vague de l'avenir?
Norbert Müller, professeur de génie mécanique à l'Université du Michigan, affirme que son moteur vague de disque combine les meilleures caractéristiques d'un moteur générateur de gaz (comme un moteur de jet) avec le moteur à combustion interne.
Selon Müller, rien n'est plus efficace pour produire de l'énergie d'une turbine. Cependant, parce qu'il requiert un compresseur, le moteur générateur de gaz typique est compliqué et trop cher pour les applications de tous les jours tels que les voitures.
Le moteur d'onde disque entoure la turbine, en maintenant le mélange combustible / air comprimé sans l'aide d'un compresseur distinct. En prime, Müller dit, le système ne nécessite pas de bougies pour maintenir la combustion, juste une étincelle initiale pour le mettre en mouvement. Müller affirme que son système promet moteurs plus légers, plus efficaces, pour une utilisation dans les voitures et les camions. Il a été à ce projet depuis une dizaine d'années et est à la recherche de financement pour le sortir du laboratoire.
Une boîte noire pour Batteries
Xerox sort sa bras de recherche, le Palo Alto Research Center (PARC), affiché, un couple de potentiellement technologies de pointe en matière de développement. La première: les capteurs batterie serait compter sur fibres optiques intégrées dans la structure d'une batterie à surveiller la température, vibrations, déformation, et les changements chimiques. C'est une capacité qui n'existe pas actuellement et pourrait permettre aux ingénieurs de faire des tests plus approfondis de batteries de préproduction, potentiellement de partir des problèmes tels que les feux de la batterie sur le 787 Dreamliner de Boeing. À tout le moins, il pourrait permettre une sorte de boîte noire pour les batteries qui rassemblerait les données recueillies par les nouveaux capteurs afin de déterminer exactement ce que lorsque mal après un accident.
Batteries Squirtable
Scott Elrod du PARC, directeur du Hardware Systems Lab, explique la technologie des batteries imprimables de son équipe a été inspiré par le dentifrice Aquafresh, qui sort du tube en couches distinctes. L'idée ici est d'imprimer les couches d'une pile à cathode, le séparateur et l'anode tous ensemble dans une imprimante 3D, ce qui élimine la nécessité de déposer chacune de ces couches séparément. Le résultat, dit Elrod, sera moins cher et plus efficace batteries.
Batteries de papier
Shreefal Mehta, président et chef de la direction du Paper Battery Company, promet le stockage de l'énergie sous forme de feuilles minces de batterie qui peut être incorporé dans pratiquement n'importe quel produit où le poids est à une prime, y compris les téléphones portables, les véhicules électriques et les dispositifs médicaux. Depuis ils éliminent les emballages encombrants des batteries conventionnelles et peuvent être intégrés dans d'autres matériaux, batteries imprimables pourraient permettre un plus grand stockage de l'énergie dans les petits espaces. Les appareils utilisent des électrodes de carbone, papier d'aluminium pour transporter des charges électriques avant et arrière, et le papier ou polymère poreuse pour contenir un électrolyte et séparer les électrodes.
Green Lightning
Wim Vermaas de l'Arizona State University a été Ingénierie générations de cyanobactéries à devenir de plus en plus efficaces pour convertir la lumière du soleil dans la substance première de, acides gras de carburant. Il dit que les bugs sont jusqu'à 7 pour cent efficace à ce stade. Au ARPA-E, il a dévoilé béchers de sa progéniture. Vermaas également apporté un flacon de kérosène fabriqué à partir du laurate d'acides gras que les produits cyanobactéries, avec l'aide de catalyseurs tels que le platine.
Dust Devil électrique
Cette équipe de Georgia Tech cherche à exploiter la puissance des tourbillons cylindriques, souvent vu sous la forme de tourbillons de poussière pour produire de l'électricité.
Les tourbillons de poussière se perdre; finalement CrossWinds les séparer. L'équipe cherche à créer ses propres tourbillons cylindriques. Pour ce faire, ils ont besoin du sol pour chauffer plus vite que l'air. Avec l'aide de palettes placées stratégiquement, la différence de température entre la surface chaude et l'air plus frais peut former un diable de poussière. Après les formes de tourbillons, l'air de torsion peut alimenter une turbine qui, à son tour, peut générer de l'électricité.
Dans les tests, l'équipe a démontré tourbillons autonomes, en tirant en l'air chaud du sol au pouvoir lui-même, ainsi que faire tourner une turbine placée dans le flux colonne d'air. Prochaine étape: la construction d'un générateur de 50 kilowatts à Mesa, en Arizona.
Puck-er Up
SRI International, l'institut de recherche à but non lucratif qui nous a donné l'assistant virtuel Siri d'Apple, a un plan pour le stockage à faible coût du gaz naturel pour une utilisation dans les véhicules.
Marc Hornbostel du SRI, un scientifique des matériaux, a montré PM un morceau de hockey puck en forme de carbone qu'il a dit a une superficie de plusieurs milliers de mètres carrés. Cette aire de surface suffisante, rendue possible par très petits pores, peut servir de réceptacle pour le gaz naturel. Un «réservoir» fait des choses peut être façonné dans n'importe quelle forme, éliminant ainsi la nécessité pour les bouteilles encombrantes, et peut stocker le même volume de gaz à un sixième de la pression requise par les chars conventionnels.
Le laboratoire de Hornbostel adapte la technologie de capture du carbone dans les centrales au charbon, ainsi que pour les applications de transport, depuis le matériau peut recueillir le dioxyde de carbone ainsi que du gaz naturel.
Générateurs de piles à combustible
Un des plus grands problèmes avec les sources d'énergie renouvelables, c'est qu'ils ont tendance à être intermittent. Le soleil ne brille pas toujours, et le vent ne souffle pas toujours. Proton, avec l'aide du financement de l'ARPA-E, travaille à atténuer ce problème avec les piles à combustible alimentées par de l'eau et de l'électricité.
La société cherche à élargir son système d'hydrolyse classique représenté ici, qui divise l'eau en hydrogène et oxygène, en une unité réseau échelle moins cher. Le système conventionnel dépend de membranes à base d'acide qui utilisent platine coût prohibitif et le titane. Un nouveau système reposant sur une membrane alcaline utiliserait moins cher nickel et d'acier inoxydable.
En cas de succès, le système attire l'électricité produite par des cellules solaires ou des éoliennes pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène, qui seraient alors les piles à combustible de puissance par temps nuageux ou sans vent. Les piles à combustible combinent l'oxygène et de l'hydrogène pour produire de l'électricité et de l'eau, ce qui permet le cycle de répéter.
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