Znanstvenici s Massachusetts Institute of Technology i Nacionalnog laboratorija za obnovljive izvore energije
Toplinski motor koji su stvorili inženjeri,je termofotonaponska (TVP) ćelija koja hvata visokoenergetske fotone iz izvora topline sa žarnom niti i pretvara ih u električnu energiju. Ovaj sustav ponavlja ideju kako rade solarni paneli.
Toplinski element razvijen na MIT-u sastoji se odtri glavna dijela. Unutarnji zrcalni sloj zlata uzastopno je presvučen s dva sloja legura, od kojih gornji (vanjski) ima veliki razmak, a donji (srednji) nešto manju širinu. Pojasni pojas - karakteristika poluvodiča i dielektrika, minimalna energija potrebna za prijelaz elektrona iz valentnog pojasa u vodljivi pojas.
Vanjski sloj hvata fotone s najvišegenergije i pretvara je u električnu energiju. Međulegura hvata i pretvara svjetlosne čestice niže energije koje prolaze kroz prvi sloj. Fotoni koji su dosegnuli sloj zlata reflektiraju se od površine zrcala i vraćaju se u izvor topline. Ovaj pristup, prema riječima inženjera, smanjuje gubitke energije.
Istraživači su testirali stvoreni elementpomoću senzora toplinskog toka. Znanstvenici su koncentrirali svjetlost iz visokotemperaturne lampe na svoj toplinski motor i testirali kako se energetska učinkovitost elementa mijenja ovisno o temperaturi. Mjerenja su pokazala da je na temperaturama od 1900°C do 2400°C učinkovitost razvijenog TVP elementa iznosila 40%.
Shematski dijagram termalne baterije. Izvor: Henry et al., MIT, Nature
Inženjeri planiraju pretvoriti svoje elemente utermalna baterija mrežna skala. Takav bi sustav apsorbirao višak energije iz obnovljivih izvora poput sunca i pohranio je u visoko izolirane vruće grafitne staklenke. Ako je potrebno, na primjer, u oblačnim danima, TVP-elementi će pretvarati toplinu u električnu energiju i opskrbljivati je mrežom.
Termofotonaponske ćelije najnoviji su korak prema dokazivanju da su toplinske ćelije održiv koncept.To je sigurna, ekološki prihvatljiva tehnologija koja može utjecati na smanjenje emisija ugljičnog dioksida.
Henry Asegun, profesor, profesor na MIT-u i koautor studije
Prema istraživačima, preko 90%električna energija u svijetu se proizvodi iz izvora topline (ugljen, plin, nuklearna energija). Parne turbine tradicionalni su način pretvaranja topline u električnu energiju. U takvim sustavima zagrijana vodena para zakreće turbinu i pokreće električni generator čije magnetsko polje stvara izmjeničnu struju.
Fizičari primjećuju da su u prosjeku parne turbinepouzdano pretvaraju oko 35% topline u električnu energiju. Osim toga, pokretni dijelovi sustava osjetljivi su na temperaturu, pa visokotemperaturni izvori topline ne mogu raditi s takvim turbinama.
Čitaj više
Nakon deset godina rada, znanstvenici su doveli u pitanje standardni model fizike
Unutar Zemlje postoji još jedan "planet": kako je spasio život u nastajanju
Znanstvenici razumiju što se događa u mozgu psa kada osoba govori