5299

نانو ژنراتورهاي تريبوالكتريك و كاربرد آن در حذف ذرات آلاينده هوا بويژه خروجي اگزوز خودروها

۱۳۹۷

دكتر عباس شولائي

آلودگي هوا، طبق گزارش بانك جهاني در دسامبر 2016 به عنوان كشنده‌ترين نوع آلودگي و چهارمين عامل اصلي مرگ و مير زودرس در سراسر جهان مطرح شد. آلودگي هوا در همين سال منجر به مرگ 6 ميليون نفر شد. اين مشكل در ايران و شهرهاي بزرگ بويژه تهران بسيار جدي است. بطوري كه هزينه اقتصادي سالانه مربوط به آلودگي هوا در تهران 2.6 ميليارد دلار برآورد شده است. اين برآوردها تنها اثر آلودگي بر سلامت انسان را در نظر مي‌گيرد كه كمترين هزينه از كل هزينه‌هاي اقتصادي آلودگي‌ها مانند كاهش بهره‌وري كشاورزي، كاهش كيفيت زندگي و... مي‌باشد. از مهم‌ترين آلاينده‌هاي هوا منواكسيد كربن، ازن، ذرات معلق *PM (با قطرهاي در حد ميكرون)، دي اكسيد نيتروژن و دي اكسيد گوگرد مي‌باشد. در اين سمينار ما بر روي حذف ذرات معلق كه يكي از خطرناك‌ترين آلاينده‌ها و همچنين بيشترين نوع آلاينده در تهران مي‌باشد تمركز مي‌كنيم. در مقايسه تهران با سئول (كره جنوبي) كاهش ميزان ذرات معلق PM2. 5 (ذرات معلق با قطر كمتر از 2.5 ميكرون( از غلظت هواي آلوده محيط، مي‌تواند منجر به كاهش هزينه 400 ميليون دلار در سال براي تهران شود. در مقايسه با نيويورك اقتصاد تهران را سالانه در حدود 1.6 ميليارد دلار از هزينه‌هاي اقتصادي اجتناب ناپذير حفظ خواهد كرد يعني با كاهش 57 درصد ميزان ذرات معلق در سال نسبت به نيويورك اين امر ميسر خواهد شد. باتوجه به اينكه ايران جز سومين كشور آلوده جهان مي‌باشد، بصورت كلي 16 ميليارد دلار خسارت سالانه دارد، چهار شهر از 10 شهر آلوده جهان در ايران مي‌باشد، در سال 2013 در تهران بخاطر آلودگي هوا 4460 مورد مرگ ثبت شده است كه در واقعيت بيشتر از اين است و هر ساله افزايش ميابد، بعلاه بيش از 80 درصد و در بعضي منابع 70 درصد از آلودگي هوا مربوط به وسايل نقليه متوري مي‌باشد بنابراين تلاش جهت يافتن راه حلي براي حذف اين ذرات معلق منتشر شده از خودروها اهميت ويژه اي دارد كه هدف اين سمينار ارائه يك روش نوين جهت حذف اين ذرات مي‌باشد. به‌منظور كاهش انتشار ذرات معلق انواع فيلترهاي ديزلي (**DPF) مانند فيلترهاي سراميكي جريان ديواري، فيلتر فوم جامد و فيلتر فيبري ساخته‌شده است. بسياري از فيلترهاي DPF داراي ساختار لانه زنبور يا متخلخل است اما اين باعث مشكل افزايش فشار برگشتي و منجر به كاهش كارايي سوخت و كاهش نيروي رانندگي مي‌شود. در عين حال هزينه‌هاي بالا براي كاتاليزورهاي با درجه حرارت بالا و راندمان كم حذف براي انتشار ذرات معلق با غلظت پايين و كاربرد محدود تنها براي ماشين‌هاي قدرتمند و نه وسايل نقليه سبك وزن كه تعداد آن‌ها بسيار بيشتر و مقرون به صرفه است، لازم است يك فيلتر باكارايي بالا و هزينه كمتر جايگزين شود. از ديگر تكنولوژي‌هاي فيلتر كردن ذرات معلق، رسوب يا جذب الكترواستاتيك است كه بطور گسترده در صنعت براي حذف ذرات معلق با مزيت افت فشار پايين و راندمان جمع‌آوري بالا استفاده مي‌شود با اين حال به تأمين ولتاژ بالا نياز دارد، كه مصرف انرژي هزينه اضافي براي تميز كردن خودرو از ذرات معلق را مي‌افزايد از طرفي توليد ازن به همراه دارد كه خود الاينده خطرناكي است. در اين سمينار ما يك روش جديد براي حذف ذرات معلق PM معرفي خواهيم كرد كه مبتني بر نانو ژنراتورهاي تريبوالكتريكي (***TENG) است. از مزيت‌هاي آن ولتاژ خروجي بالا در حد چند هزار ولت بدون نياز به منبع تأمين مستقل است در واقع خود تأمين مي‌باشد و در تصفيه هوا و حذف ذرات معلق برخلاف روش‌هاي معمول ازن توليد نمي‌كند. همچنين ساخت آن كم هزينه و اقتصادي، در عين حال داراي راندمان بالاي حذف ذرات معلق تا 95.5 درصد را دارا مي‌باشد. در اين سمينار ما يك فيلتر حذف ذرات معلق از خروجي اگزوز را شرح خواهيم داد و با ارائه راه حل‌ها و ايده‌هاي جديد جهت بهبود كارايي و رفع ايرادات با طراحي جديد سعي خواهيم داشت يك فيلتر با قابليت تجاري سازي بيشتر ارائه نماييم. اين فيلتر نانو ژنراتور تريبو الكتريك با استفاده از ايجاد بار الكترواستاتيك بر روي سطوح دو ماده مختلف زماني كه وارد تماس فيزيكي مي‌شوند، بارهاي تريبوالكتريك القاء شده تماس مي‌تواند يك افت پتانسيل ايجاد كند هنگامي كه دو سطح توسط يك نيروي مكانيكي جدا مي‌شوند، الكترون‌ها بين دو الكترود ساخته‌شده در سطوح بالا و پايين دو ماده، جريان مي‌يابند. و با استفاده از اين بار الكترواستاتيك ذرات معلق را جذب خواهيم كرد.[8,9] *PM : Particulate Matter **DPF : Diesel particulate filter ***TENG: Ttriboelectric nanogenerator

11/14/2018 12:00:00 AM

57489

1397/09/12