Le MIT crée un moteur thermique stationnaire qui surpasse les turbines

Scientifiques du Massachusetts Institute of Technology et du National Renewable Renewable Laboratory

Les sources d'énergie ont développé un moteur thermique stationnaire efficace qui peut remplacer les systèmes traditionnels.

Moteur thermique créé par des ingénieurs,est une cellule thermophotovoltaïque (TVP) qui capte les photons à haute énergie d'une source de chaleur incandescente et les convertit en électricité. Ce système reprend l'idée du fonctionnement des panneaux solaires.

L'élément thermique développé au MIT consiste entrois parties principales. La couche miroir interne en or est recouverte séquentiellement de deux couches d'alliages, dont la supérieure (externe) a une bande interdite élevée et la inférieure (intermédiaire) a une largeur légèrement inférieure. Bande interdite - une caractéristique des semi-conducteurs et des diélectriques, l'énergie minimale requise pour la transition d'un électron de la bande de valence à la bande de conduction.

La couche externe capte les photons du plus hautl'énergie et la transforme en électricité. L'alliage intermédiaire capture et convertit les particules lumineuses à faible énergie qui traversent la première couche. Les photons qui ont atteint la couche d'or sont réfléchis par la surface du miroir et renvoyés vers la source de chaleur. Cette approche, selon les ingénieurs, réduit les pertes d'énergie.

Les chercheurs ont testé l'élément crééà l'aide d'un capteur de flux thermique. Les scientifiques ont concentré la lumière d'une lampe à haute température sur leur moteur thermique et ont testé comment l'efficacité énergétique de l'élément changeait en fonction de la température. Les mesures ont montré qu'à des températures de 1900°C à 2400°C, l'efficacité de l'élément TVP développé était de 40 %.

Schéma de principe d'une batterie thermique. Source : Henry et al., MIT, Nature

Les ingénieurs prévoient de transformer leurs éléments enéchelle de réseau de batterie thermique. Un tel système absorberait l'énergie excédentaire provenant de sources renouvelables telles que le soleil et la stockerait dans des bocaux en graphite chaud hautement isolés. Si nécessaire, par exemple, les jours nuageux, les éléments TVP convertiront la chaleur en électricité et la fourniront au réseau.

Cellules thermophotovoltaïques en acierla dernière étape vers la démonstration que les batteries thermiques sont un concept viable. Il s’agit d’une technologie sûre et respectueuse de l’environnement qui peut avoir un impact sur la réduction des émissions de carbone.

Asegun Henry, professeur au MIT et co-auteur de l'étude

Selon les chercheurs, plus de 90 %l'électricité dans le monde est produite à partir de sources de chaleur (charbon, gaz, nucléaire). Les turbines à vapeur sont le moyen traditionnel de convertir la chaleur en électricité. Dans de tels systèmes, la vapeur d'eau chauffée fait tourner une turbine et met en mouvement un générateur électrique dont le champ magnétique crée un courant alternatif.

Les physiciens notent qu'en moyenne, les turbines à vapeurconvertir de manière fiable environ 35 % de la chaleur en électricité. De plus, les pièces mobiles du système sont sensibles à la température, de sorte que les sources de chaleur à haute température ne peuvent pas fonctionner avec de telles turbines.

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