מדענים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ומהמעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת
מנוע חום שנוצר על ידי מהנדסים,הוא תא תרמופוטו-וולטאי (TVP) הלוכד פוטונים עתירי אנרגיה ממקור חום ליבון וממיר אותם לחשמל. מערכת זו חוזרת על הרעיון כיצד פועלים פאנלים סולאריים.
האלמנט התרמי שפותח ב-MIT מורכב משלושה חלקים עיקריים. שכבת המראה הפנימית של זהב מצופה ברצף בשתי שכבות של סגסוגות, כאשר העליונה (החיצונית) שלהן מרווח פס גבוה, והתחתון (הבינוני) רוחב מעט קטן יותר. פער פס - מאפיין של מוליכים למחצה ודיאלקטריים, האנרגיה המינימלית הנדרשת למעבר של אלקטרון מפס הערכיות לפס ההולכה.
השכבה החיצונית לוכדת פוטונים מהגבוהים ביותראנרגיה וממיר אותה לחשמל. סגסוגת הביניים לוכדת וממירה את חלקיקי האור באנרגיה נמוכה יותר שעוברים בשכבה הראשונה. פוטונים שהגיעו לשכבת הזהב משתקפים על ידי משטח המראה ומוחזרים למקור החום. גישה זו, לדברי מהנדסים, מפחיתה את הפסדי האנרגיה.
החוקרים בדקו את האלמנט שנוצרבאמצעות חיישן שטף חום. המדענים ריכזו את האור ממנורת טמפרטורה גבוהה במנוע החום שלהם ובדקו כיצד יעילות האנרגיה של האלמנט השתנתה בהתאם לטמפרטורה. מדידות הראו כי בטמפרטורות מ-1900°C עד 2400°C היעילות של אלמנט ה-TVP שפותח הייתה 40%.
תרשים סכמטי של סוללה תרמית. מקור: Henry et al., MIT, Nature
המהנדסים מתכננים להפוך את האלמנטים שלהםסולם רשת סוללה תרמית. מערכת כזו תספוג עודפי אנרגיה ממקורות מתחדשים כמו השמש ותשמור אותה בצנצנות גרפיט חמות מבודדות במיוחד. במידת הצורך, למשל, בימים מעוננים, אלמנטי TVP ימירו חום לחשמל ויספקו אותו לרשת.
תאים תרמופוטו-וולטאיים הם הצעד האחרון לקראת הדגמה כי תאים תרמיים הם רעיון בר קיימא.זוהי טכנולוגיה בטוחה וידידותית לסביבה שיכולה להשפיע על הפחתת פליטת פחמן דו חמצני.
הנרי אסגון, פרופסור, פרופסור ב-MIT ומחבר שותף של המחקר
לפי חוקרים, מעל 90%החשמל בעולם מופק ממקורות חום (פחם, גז, אנרגיה גרעינית). טורבינות קיטור הן הדרך המסורתית להמרת חום לחשמל. במערכות כאלה, אדי מים מחוממים מסובבים טורבינה ומניעים גנרטור חשמלי שהשדה המגנטי שלו יוצר זרם חילופין.
פיזיקאים מציינים כי בממוצע, טורבינות קיטורלהמיר באופן מהימן כ-35% מהחום לחשמל. בנוסף, החלקים הנעים של המערכת רגישים לטמפרטורה, כך שמקורות חום בטמפרטורה גבוהה אינם יכולים לעבוד עם טורבינות כאלה.
קרא עוד
לאחר עשר שנים של עבודה, מדענים הטילו ספק במודל הסטנדרטי של הפיזיקה
יש עוד "כוכב לכת" בתוך כדור הארץ: איך הוא הציל חיים בהתהוות
מדענים מבינים מה קורה במוח של כלב כשאדם מדבר