Scienziati del Massachusetts Institute of Technology e del National Renewable Laboratory
Motore termico creato da ingegneri,è una cella termofotovoltaica (TVP) che cattura fotoni ad alta energia da una fonte di calore incandescente e li converte in elettricità. Questo sistema ripete l'idea di come funzionano i pannelli solari.
L'elemento termico sviluppato al MIT è costituito datre parti principali. Lo strato interno a specchio d'oro è rivestito in sequenza con due strati di leghe, di cui quello superiore (esterno) ha un'elevata larghezza di banda e quello inferiore (intermedio) ha una larghezza leggermente inferiore. Band gap - una caratteristica dei semiconduttori e dei dielettrici, l'energia minima richiesta per la transizione di un elettrone dalla banda di valenza alla banda di conduzione.
Lo strato esterno cattura i fotoni dal più altoenergia e la converte in energia elettrica. La lega intermedia cattura e converte le particelle di luce a bassa energia che passano attraverso il primo strato. I fotoni che hanno raggiunto lo strato d'oro vengono riflessi dalla superficie dello specchio e restituiti alla fonte di calore. Questo approccio, secondo gli ingegneri, riduce le perdite di energia.
I ricercatori hanno testato l'elemento creatoutilizzando un sensore di flusso di calore. Gli scienziati hanno concentrato la luce di una lampada ad alta temperatura sul loro motore termico e hanno testato come l'efficienza energetica dell'elemento cambiava a seconda della temperatura. Le misurazioni hanno mostrato che a temperature da 1900°C a 2400°C l'efficienza dell'elemento TVP sviluppato era del 40%.
Diagramma schematico di una batteria termica. Fonte: Henry et al., MIT, Nature
Gli ingegneri progettano di trasformare i loro elementi inbilancia di rete a batteria termica. Un tale sistema assorbirebbe l'energia in eccesso da fonti rinnovabili come il sole e la immagazzinerebbe in barattoli di grafite calda altamente isolati. Se necessario, ad esempio, nelle giornate nuvolose, gli elementi TVP convertono il calore in elettricità e la forniscono alla rete.
Le celle termofotovoltaiche sono l'ultimo passo verso la dimostrazione che le celle termiche sono un concetto praticabile.Si tratta di una tecnologia sicura e rispettosa dell'ambiente che può avere un impatto sulla riduzione delle emissioni di anidride carbonica.
Henry Asegun, Professore, Professore del MIT e co-autore dello studio
Secondo i ricercatori, oltre il 90%l'elettricità nel mondo è generata da fonti di calore (carbone, gas, energia nucleare). Le turbine a vapore sono il modo tradizionale di convertire il calore in elettricità. In tali sistemi, il vapore acqueo riscaldato fa ruotare una turbina e mette in moto un generatore elettrico, il cui campo magnetico crea una corrente alternata.
I fisici notano che, in media, le turbine a vaporeconvertire in modo affidabile circa il 35% del calore in elettricità. Inoltre, le parti mobili del sistema sono sensibili alla temperatura, quindi le fonti di calore ad alta temperatura non possono funzionare con tali turbine.
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