Forskere fra Massachusetts Institute of Technology og National Renewable Renewable Laboratory
Varmemotor skabt af ingeniører,er en termofotovoltaisk (TVP) celle, der fanger højenergifotoner fra en glødende varmekilde og omdanner dem til elektricitet. Dette system gentager ideen om, hvordan solpaneler fungerer.
Det termiske element udviklet på MIT består aftre hoveddele. Det indre spejllag af guld er sekventielt belagt med to lag legeringer, hvor det øverste (ydre) har et højt båndgab, og det nederste (mellemliggende) har en lidt mindre bredde. Båndgab - en karakteristik af halvledere og dielektrika, den minimale energi, der kræves til overgangen af en elektron fra valensbåndet til ledningsbåndet.
Det ydre lag fanger fotoner fra det højesteenergi og omdanner den til elektricitet. Den mellemliggende legering fanger og omdanner lyspartiklerne med lavere energi, der passerer gennem det første lag. Fotoner, der har nået guldlaget, reflekteres af spejloverfladen og returneres til varmekilden. Denne tilgang reducerer ifølge ingeniører energitab.
Forskerne testede det skabte elementved hjælp af en varmestrømssensor. Forskerne koncentrerede lyset fra en højtemperaturlampe på deres varmemotor og testede, hvordan elementets energieffektivitet ændrede sig afhængigt af temperaturen. Målinger viste, at ved temperaturer fra 1900°C til 2400°C var effektiviteten af det udviklede TVP-element 40%.
Skematisk diagram af et termisk batteri. Kilde: Henry et al., MIT, Nature
Ingeniørerne planlægger at omdanne deres elementer tiltermisk batteri netværk skala. Et sådant system ville absorbere overskydende energi fra vedvarende kilder såsom solen og opbevare det i stærkt isolerede varme grafitkrukker. Hvis det er nødvendigt, for eksempel på overskyede dage, vil TVP-elementer omdanne varme til elektricitet og levere den til netværket.
Termofotovoltaiske stålcellerdet seneste skridt mod at demonstrere, at termiske batterier er et levedygtigt koncept. Det er en sikker, miljøvenlig teknologi, der kan have indflydelse på at reducere CO2-udledningen.
Asegun Henry, MIT professor og studie medforfatter
Ifølge forskere er over 90 pct.elektricitet i verden genereres fra varmekilder (kul, gas, atomenergi). Dampturbiner er den traditionelle måde at omdanne varme til elektricitet. I sådanne systemer roterer opvarmet vanddamp en turbine og sætter en elektrisk generator i gang, hvis magnetfelt skaber en vekselstrøm.
Fysikere bemærker, at i gennemsnit dampturbinerpålideligt konvertere omkring 35% af varmen til elektricitet. Derudover er de bevægelige dele af systemet temperaturfølsomme, så højtemperaturvarmekilder kan ikke arbejde med sådanne turbiner.
Læs mere
Efter ti års arbejde stillede forskerne spørgsmålstegn ved standardmodellen for fysik
Der er en anden "planet" inde i Jorden: hvordan den reddede spirende liv
Forskere forstår, hvad der sker i en hunds hjerne, når en person taler