Mokslininkai iš Masačusetso technologijos instituto ir Nacionalinės atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorijos
Šilumos variklis sukurtas inžinierių,yra termofotovoltinė (TVP) ląstelė, kuri fiksuoja didelės energijos fotonus iš kaitrinės šilumos šaltinio ir paverčia juos elektra. Ši sistema pakartoja saulės baterijų veikimo idėją.
MIT sukurtas šiluminis elementas susideda ištrys pagrindinės dalys. Vidinis veidrodinis aukso sluoksnis nuosekliai padengtas dviem lydinių sluoksniais, kurių viršutinis (išorinis) turi aukštą juostos tarpą, o apatinis (tarpinis) – kiek mažesnio pločio. Juostos tarpas – puslaidininkių ir dielektrikų charakteristika, minimali energija, reikalinga elektronui pereiti iš valentinės juostos į laidumo juostą.
Išorinis sluoksnis fiksuoja fotonus iš aukščiausiųenergijos ir paverčia ją elektra. Tarpinis lydinys fiksuoja ir paverčia mažesnės energijos šviesos daleles, kurios praeina per pirmąjį sluoksnį. Aukso sluoksnį pasiekę fotonai atsispindi veidrodžio paviršiuje ir grąžinami į šilumos šaltinį. Toks požiūris, pasak inžinierių, sumažina energijos nuostolius.
Mokslininkai išbandė sukurtą elementąnaudojant šilumos srauto jutiklį. Mokslininkai sutelkė aukštos temperatūros lempos šviesą savo šilumos variklyje ir išbandė, kaip keičiasi elemento energijos efektyvumas priklausomai nuo temperatūros. Matavimai parodė, kad esant temperatūrai nuo 1900°C iki 2400°C sukurto TVP elemento efektyvumas siekė 40%.
Šiluminės baterijos schema. Šaltinis: Henry et al., MIT, Nature
Inžinieriai planuoja paversti savo elementusšiluminės baterijos tinklo skalė. Tokia sistema sugertų energijos perteklių iš atsinaujinančių šaltinių, pavyzdžiui, saulės, ir kauptų ją labai izoliuotuose karšto grafito induose. Esant reikalui, pavyzdžiui, debesuotomis dienomis TVP-elementai šilumą pavers elektra ir tieks į tinklą.
Termoelektriniai plieno elementaipaskutinis žingsnis siekiant parodyti, kad šiluminės baterijos yra perspektyvi koncepcija. Tai saugi, aplinką tausojanti technologija, galinti sumažinti anglies dvideginio išmetimą.
Asegun Henry, MIT profesorius ir tyrimo bendraautoris
Tyrėjų teigimu, daugiau nei 90 proc.elektros energija pasaulyje gaminama iš šilumos šaltinių (anglies, dujų, atominės energijos). Garo turbinos yra tradicinis būdas šilumą paversti elektra. Tokiose sistemose įkaitinti vandens garai suka turbiną ir paleidžia elektros generatorių, kurio magnetinis laukas sukuria kintamąją srovę.
Fizikai pažymi, kad vidutiniškai garo turbinospatikimai paverčia apie 35% šilumos į elektros energiją. Be to, judančios sistemos dalys yra jautrios temperatūrai, todėl su tokiomis turbinomis negali dirbti aukštos temperatūros šilumos šaltiniai.
Skaityti daugiau
Po dešimties metų darbo mokslininkai suabejojo standartiniu fizikos modeliu
Žemėje yra dar viena „planeta“: kaip ji išgelbėjo gimstančią gyvybę
Mokslininkai supranta, kas vyksta šuns smegenyse, kai žmogus kalba