Vědci z Massachusetts Institute of Technology a National Renewable Renewable Laboratory
Tepelný motor vytvořený inženýry,je termofotovoltaický (TVP) článek, který zachycuje vysokoenergetické fotony ze žárového zdroje tepla a přeměňuje je na elektřinu. Tento systém opakuje myšlenku, jak fungují solární panely.
Tepelný prvek vyvinutý na MIT se skládá ztři hlavní části. Vnitřní zrcadlová vrstva zlata je postupně potažena dvěma vrstvami slitin, z nichž horní (vnější) má vysokou mezeru v pásmu a spodní (střední) má o něco menší šířku. Pásmová mezera - charakteristika polovodičů a dielektrik, minimální energie potřebná pro přechod elektronu z valenčního pásma do pásma vodivosti.
Vnější vrstva zachycuje fotony z té nejvyššíenergii a přeměňuje ji na elektřinu. Mezislitina zachycuje a přeměňuje částice světla s nižší energií, které procházejí první vrstvou. Fotony, které dosáhly zlaté vrstvy, se odrážejí od povrchu zrcadla a vracejí se zpět do zdroje tepla. Tento přístup podle inženýrů snižuje energetické ztráty.
Vědci vytvořený prvek testovalipomocí snímače tepelného toku. Vědci soustředili světlo z vysokoteplotní lampy na svůj tepelný motor a testovali, jak se energetická účinnost prvku mění v závislosti na teplotě. Měření ukázala, že při teplotách od 1900°C do 2400°C byla účinnost vyvinutého prvku TVP 40%.
Schematické schéma tepelné baterie. Zdroj: Henry a kol., MIT, Nature
Inženýři plánují přeměnit své prvky natepelná bateriová síťová váha. Takový systém by absorboval přebytečnou energii z obnovitelných zdrojů, jako je slunce, a ukládal by ji do vysoce izolovaných horkých grafitových nádob. V případě potřeby, například v zatažených dnech, TVP prvky přemění teplo na elektřinu a dodají ji do sítě.
Termofotovoltaické ocelové článkynejnovější krok k prokázání, že tepelné baterie jsou životaschopným konceptem. Jde o bezpečnou technologii šetrnou k životnímu prostředí, která může mít vliv na snížení emisí uhlíku.
Asegun Henry, profesor MIT a spoluautor studie
Podle výzkumníků více než 90 %elektřina se ve světě vyrábí ze zdrojů tepla (uhlí, plyn, jaderná energie). Parní turbíny jsou tradičním způsobem přeměny tepla na elektřinu. V takových systémech ohřátá vodní pára roztáčí turbínu a uvádí do pohybu elektrický generátor, jehož magnetické pole vytváří střídavý proud.
Fyzici poznamenávají, že v průměru parní turbínyspolehlivě přemění asi 35 % tepla na elektřinu. Pohyblivé části systému jsou navíc citlivé na teplotu, takže vysokoteplotní zdroje tepla nemohou s takovými turbínami pracovat.
Přečtěte si více
Po deseti letech práce vědci zpochybnili standardní model fyziky
Uvnitř Země je další „planeta“: jak zachránila rodící se život
Vědci chápou, co se děje v mozku psa, když člověk mluví