Massachusetts Institute of Technologyn ja National Renewable Laboratoryn tutkijat
Insinöörien luoma lämpömoottori,on termofotosähköinen (TVP) kenno, joka vangitsee korkean energian fotoneja hehkulampusta ja muuntaa ne sähköksi. Tämä järjestelmä toistaa ajatuksen aurinkopaneelien toiminnasta.
MIT:ssä kehitetty lämpöelementti koostuukolme pääosaa. Kultainen sisäpeilikerros on päällystetty peräkkäin kahdella metalliseoskerroksella, joista ylemmän (ulomman) nauharako on korkea ja alemmalla (välillä) hieman pienempi leveys. Kaistaväli - puolijohteiden ja eristeiden ominaisuus, vähimmäisenergia, joka tarvitaan elektronin siirtymiseen valenssikaistalta johtavuuskaistalle.
Ulompi kerros vangitsee fotoneja korkeimmastaenergiaa ja muuntaa sen sähköksi. Väliseos vangitsee ja muuntaa alhaisemman energian valohiukkasia, jotka kulkevat ensimmäisen kerroksen läpi. Kultakerroksen saavuttaneet fotonit heijastuvat peilipinnalta ja palautuvat lämmönlähteeseen. Tämä lähestymistapa insinöörien mukaan vähentää energiahäviöitä.
Tutkijat testasivat luotua elementtiälämpövuoanturin avulla. Tiedemiehet keskittivät korkean lämpötilan lampun valon lämpökoneeseensa ja testasivat, kuinka elementin energiatehokkuus muuttui lämpötilan mukaan. Mittaukset osoittivat, että lämpötiloissa 1900°C - 2400°C kehitetyn TVP-elementin hyötysuhde oli 40 %.
Lämpöpariston kaavio. Lähde: Henry et al., MIT, Nature
Insinöörit aikovat muuttaa elementtinsälämpöpatterin verkkoasteikko. Tällainen järjestelmä imee ylimääräistä energiaa uusiutuvista lähteistä, kuten auringosta, ja varastoi sen erittäin eristettyihin kuumaan grafiittipurkkiin. Tarvittaessa esimerkiksi pilvisinä päivinä TVP-elementit muuntavat lämmön sähköksi ja syöttävät sen verkkoon.
Lämpökennokennot ovat viimeisin askel kohti sen osoittamista, että lämpökennot ovat toteuttamiskelpoinen konsepti.Se on turvallinen, ympäristöystävällinen tekniikka, jolla voidaan vaikuttaa hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen.
Henry Asegun, professori, MIT:n professori ja tutkimuksen toinen kirjoittaja
Tutkijoiden mukaan yli 90 %sähköä tuotetaan maailmassa lämmönlähteistä (hiili, kaasu, ydinenergia). Höyryturbiinit ovat perinteinen tapa muuttaa lämpöä sähköksi. Tällaisissa järjestelmissä lämmitetty vesihöyry pyörittää turbiinia ja käynnistää sähkögeneraattorin, jonka magneettikenttä muodostaa vaihtovirran.
Fyysikot huomauttavat, että keskimäärin höyryturbiinitmuuntaa noin 35 % lämmöstä luotettavasti sähköksi. Lisäksi järjestelmän liikkuvat osat ovat herkkiä lämpötilalle, joten korkean lämpötilan lämmönlähteet eivät voi toimia tällaisten turbiinien kanssa.
Lue lisää
Kymmenen vuoden työn jälkeen tutkijat kyseenalaistivat fysiikan vakiomallin
Maan sisällä on toinen "planeetta": kuinka se pelasti syntymässä olevan elämän
Tiedemiehet ymmärtävät, mitä koiran aivoissa tapahtuu, kun ihminen puhuu