Учени от Масачузетския технологичен институт и Националната лаборатория за възобновяеми източници
Топлинен двигател, създаден от инженери,е термофотоволтаична (TVP) клетка, която улавя високоенергийни фотони от източник на нажежаема жичка и ги преобразува в електричество. Тази система повтаря идеята как работят слънчевите панели.
Термичният елемент, разработен в MIT, се състои оттри основни части. Вътрешният огледален слой от злато е последователно покрит с два слоя сплави, горният (външният) от които има голяма междина, а долният (междинен) има малко по-малка ширина. Пропусклива зона - характеристика на полупроводниците и диелектриците, минималната енергия, необходима за прехода на електрон от валентната зона към зоната на проводимост.
Външният слой улавя фотони от най-високияенергия и я преобразува в електричество. Междинната сплав улавя и преобразува светлинните частици с по-ниска енергия, които преминават през първия слой. Фотоните, които са достигнали златния слой, се отразяват от огледалната повърхност и се връщат към източника на топлина. Този подход, според инженерите, намалява загубите на енергия.
Изследователите тестваха създадения елементс помощта на сензор за топлинен поток. Учените концентрираха светлината от високотемпературна лампа върху топлинния си двигател и тестваха как енергийната ефективност на елемента се променя в зависимост от температурата. Измерванията показаха, че при температури от 1900°C до 2400°C ефективността на разработения TVP елемент е 40%.
Схематична схема на термична батерия. Източник: Хенри и др., MIT, Nature
Инженерите планират да превърнат своите елементи втермична батерия мрежова скала. Такава система ще абсорбира излишната енергия от възобновяеми източници като слънцето и ще я съхранява в силно изолирани горещи графитни буркани. Ако е необходимо, например в облачни дни, TVP-елементите ще преобразуват топлината в електричество и ще я доставят в мрежата.
Термофотоволтаичните клетки са най-новата стъпка към демонстриране, че термичните клетки са жизнеспособна концепция.Това е безопасна, екологична технология, която може да окаже влияние върху намаляването на емисиите на въглероден диоксид.
Хенри Асегун, професор, професор в MIT и съавтор на изследването
Според изследователите над 90%електричеството в света се произвежда от топлинни източници (въглища, газ, ядрена енергия). Парните турбини са традиционният начин за преобразуване на топлина в електричество. В такива системи нагрятата водна пара завърта турбина и задвижва електрически генератор, чието магнитно поле създава променлив ток.
Физиците отбелязват, че средно парните турбининадеждно преобразува около 35% от топлината в електричество. Освен това подвижните части на системата са чувствителни към температурата, така че високотемпературните източници на топлина не могат да работят с такива турбини.
Прочетете още
След десет години работа учените поставиха под въпрос стандартния модел на физиката
Има друга „планета“ вътре в Земята: как тя спаси зараждащия се живот
Учените разбират какво се случва в мозъка на кучето, когато човек говори