A Massachusetts Institute of Technology és a National Renewable Renewable Laboratory tudósai
Mérnökök által létrehozott hőmotor,egy termofotovoltaikus (TVP) cella, amely felfogja a nagy energiájú fotonokat egy izzó hőforrásból, és átalakítja azokat elektromos árammá. Ez a rendszer megismétli a napelemek működésének gondolatát.
Az MIT-ben kifejlesztett hőelem a következőkből állhárom fő rész. Az arany belső tükörrétegét egymás után két réteg ötvözet vonja be, amelyek közül a felső (külső) nagy sávszélességű, az alsó (köztes) pedig valamivel kisebb szélességű. Sávköz - a félvezetők és a dielektrikumok jellemzője, az elektronnak a vegyértéksávból a vezetési sávba való átmenetéhez szükséges minimális energia.
A külső réteg a legmagasabbról rögzíti a fotonokatenergiát, és elektromos árammá alakítja. A közbenső ötvözet felfogja és átalakítja az első rétegen áthaladó alacsonyabb energiájú könnyű részecskéket. Az aranyréteget elért fotonok visszaverődnek a tükörfelületről, és visszakerülnek a hőforráshoz. Ez a megközelítés a mérnökök szerint csökkenti az energiaveszteséget.
A kutatók tesztelték a létrehozott elemethőáram-érzékelő segítségével. A tudósok egy magas hőmérsékletű lámpa fényét a hőmotorjukra koncentrálták, és megvizsgálták, hogyan változik az elem energiahatékonysága a hőmérséklet függvényében. A mérések azt mutatták, hogy 1900°C és 2400°C közötti hőmérsékleten a kifejlesztett TVP elem hatásfoka 40%.
Termikus akkumulátor sematikus diagramja. Forrás: Henry et al., MIT, Nature
A mérnökök azt tervezik, hogy elemeiket ilyenné alakítjákhő akkumulátor hálózati skála. Egy ilyen rendszer elnyelné a megújuló forrásokból, például a napból származó felesleges energiát, és erősen szigetelt, forró grafitüvegekben tárolná. Ha szükséges, például felhős napokon a TVP elemei a hőt villamos energiává alakítják át és továbbítják a hálózathoz.
Termofotovoltaikus acélcelláka legújabb lépés annak bizonyítása felé, hogy a hőelemek életképes koncepció. Ez egy biztonságos, környezetbarát technológia, amely hatással lehet a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére.
Asegun Henry, az MIT professzora és a tanulmány társszerzője
A kutatók szerint több mint 90%a villamos energiát a világon hőforrásokból (szén, gáz, atomenergia) állítják elő. A gőzturbinák a hő elektromos árammá alakításának hagyományos módja. Az ilyen rendszerekben a felmelegített vízgőz egy turbinát forgat, és egy elektromos generátort indít el, amelynek mágneses tere váltakozó áramot hoz létre.
A fizikusok megjegyzik, hogy átlagosan gőzturbinákmegbízhatóan alakítja át a hő mintegy 35%-át elektromos árammá. Ráadásul a rendszer mozgó részei érzékenyek a hőmérsékletre, így a magas hőmérsékletű hőforrások nem tudnak működni ilyen turbinákkal.
Olvass tovább
Tíz év munka után a tudósok megkérdőjelezték a fizika standard modelljét
Van egy másik „bolygó” a Földön belül: hogyan mentette meg a születőben lévő életet
A tudósok megértik, mi történik a kutya agyában, amikor az ember beszél