กำเนิดไฟฟ้าจากความร้อนด้วยเสียง

นักฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยUtahได้ทำการพัฒนาเครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานความร้อนไปเป็นพลังงานเสียงแล้วเปลี่ยนพลังงานเสียงดังกล่าวไปเป็นพลังงานไฟฟ้าได้

นักศึกษาปริญญาเอกห้าคนภายใต้การดูเเลของศาสตราจารย์ซิมโก้ได้คิดค้นวิธีพัฒนาพลังงานความร้อนจากเครื่องยนต์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ พวกเขาได้เสนอผลงานชิ้นนี้ในวันที่ 8 มิถุนายน 2550 ในงานประชุมประจำปี Acoustical Society of America

ศาสตราจารย์ซิมโก้(ในรูปด้านล่าง)วางแผนที่จะทดสอบความสามารถในการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากความร้อนที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์จากเครื่องมือชนิดนี้ภายในปีนี้ที่หน่วยงานเรดาร์ทางการทหารและที่โรงงานของทางมหาวิทยาลัย งานวิจัยนี้ได้รับทุนสนันสนุนจากทางกองทัพที่สนใจในการจัดการกับความร้อนที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์จากเรดาร์และพลังงานไฟฟ้าที่สามารถพกพาไปในสนามรบได้

ศาสตราจารย์ซิมโก้คาดว่าจะสามารถนำอุปกรณ์ตัวนี้มาใช้ได้ภายในสองปีข้างหน้า เพื่อแทนที่อุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้า อุปกรณ์ตัวนี้ยังสามารถนำมาควบคุมอุณหภูมิของวงจรภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ได้ เหมาะสำหรับยุคที่อุปกรณ์อิเล็คทรอนิกในคอมพิวเตอร์ซับซ้อนขึ้นเเละปล่อยความร้อนออกมามากขึ้น นอกจากนี้ ศาสตราจารย์ซิมโก้ยังมองถึงความสามารถในการกำเนิดพลังงานไฟฟ้าจากความร้อนที่ถูกปล่อยออกมาจากโรงงานไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์

เรามาศึกษาความเป็นไปเป็นมาและวิธีผลิตไฟฟ้าจากความร้อนและเสียงกัน

การวิจัยได้เริ่มต้นในปี 2005 ซึ่งการวิจัยนี้มีระยะในการวิจัย 5ปี งานวิจัยชิ้นนี้ชื่อว่า Thermal Acoutic Piezo Energy Conversion (TAPEC) ศาสตราจารย์ซิมโก้ได้ร่วมกับมหาวิทยาลัย Washington State เเละ มหาวิทยาลัย Mississippi เพื่อร่วมกันทำการวิจัย

ในช่วงเวลาสองปีที่ผ่านมา งานวิจัยนี้ได้รับทุนจำนวนสองล้านเหรียญ และศาสตราจารย์ซิมโก้หวังว่างานวิจัยจะพัฒนาไปเรื่อยๆถึงขั้นที่สามารถลดขนาดของอุปกรณ์ดังกล่าวให้นำไปใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์และเครื่องกลไฟฟ้าจุลภาคได้

การใช้เสียงเป็นตัวกลางในการเปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้นี้มีสองขั้นตอน ในขั้นตอนเเรกศาสตราจารย์ซิมโก้ได้พัฒนาเครื่องจักรความร้อนหลายชนิดเพื่อเปลี่ยนความร้อนไปเป็นเสียงสำเร็จ

หลังจากนั้นเขาได้เปลี่ยนเสียงไปเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่แล้ว ซึ่งก็คือ อุปกรณ์ไฟฟ้าเเรงดัน(piezoelectric device) อุปกรณ์พวกนี้ตอบสนองต่อความแรงกระตุ้น(ความดัน) ซึ่งรวมไปถึงคลื่นเสียง เเล้วนำแรงกระตุ้นนี้มาเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้า

เครื่องมือในการเปลี่ยนความร้อนไปเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ถูกสร้างขึ้นในห้องทดลองของศาสตราจารย์ซิมโก้ เป็นทรงกระบอกของเครื่องสะท้อนเสียงที่มีขนาดพอดีกับการจับด้วยฝ่ามือ เครื่องสะท้อนเสียงแต่ละอันประกอบด้วยเครื่องเเลกเปลี่ยนความร้อนสองเครื่อง เครื่องนึงดูดความร้อน เครื่องนึงคลายความร้อน เเละระหว่างเครื่องเเลกเปลี่ยนความร้อนจะบรรจุด้วยวัตถุซึ่งอาจเป็นเหล็ก แผ่นพลาสติก หรือเส้นใยผลิตจากแก้วและใยฝ้าย

เมื่อให้พลังงานความร้อนเข้าไป ความร้อนจะถูกสะสมถึงระดับหนึ่ง จนทำให้มวลอากาศร้อนคลื่นไหวและผลิตเสียงในคลื่นความถี่เดียว เสมือนกับการเป่าฟลุต

ศาสตราจารย์ซิมโก้เสริมว่า พลังงานความร้อนที่ต่างกันก็สามารถถูกเเปลงไปเป็นพลังงานเสียงที่คลื่นความถี่เดียวกันได้

คลื่นเสียงจะไปกระตุ้นอุปกรณ์ไฟฟ้าเเรงดัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

เครื่องมือที่ใช้ในการทดลองไม่มีส่วนประกอบใดที่สามารถเคลื่อนไหวได้ จึงไม่จำเป็นต้องซ่อมบำรุงบ่อย เเละอายุการใช้งานก็ยาว อีกทั้ง เครื่องพวกนี้ไม่จำเป็นต้องสร้างด้วยความแม่นยำสูง้หมือนกับลูกสูบที่ประสิทธิภาพถดถอยลงตามอายุการใช้งาน

แม้งานวิจัยชิ้นนี้จะกำเนิดเสียง แต่ก็ไม่ก่อมลภาวะทางเสียง เนื่องด้วยเหตุผลที่ว่า เมื่อเครื่องมือพวกนี้ถูกพัฒนาให้เล็กลงมากๆ พลังงานความร้อนจะถูกเปลี่ยนไปเป็นคลื่นอัลตร้าโซนิค ที่ความถี่เหนือเสียงที่คนจะสามารถได้ยินได้ เหตุผลที่สองคือความดังของเสียงจะค่อยๆลดลงเมื่อพลังงานเสียงเริ่มถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานไฟฟ้า เหตุผลสุดท้ายคือ เสียงรบกวนจะถูกจัดการด้วยเครื่องมือดูดเสียงที่ถูกติดตั้งไว้ในตัวอุปกรณ์

เเหล่งข่าว: http://www.sciencedaily.com/releases/2007/06/070603225026.htm

ที่มา: มหาวิทยาลัย Utah
วันที่: 4 มิถุนายน 2550