Zinātnieki no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta un Nacionālās atjaunojamās enerģijas laboratorijas
Siltumdzinējs, ko radījuši inženieri,ir termofotoelementu (TVP) šūna, kas uztver augstas enerģijas fotonus no kvēlspuldzes siltuma avota un pārvērš tos elektroenerģijā. Šī sistēma atkārto ideju par to, kā darbojas saules paneļi.
MIT izstrādātais termiskais elements sastāv notrīs galvenās daļas. Zelta iekšējais spoguļslānis ir secīgi pārklāts ar diviem sakausējumu slāņiem, no kuriem augšējā (ārējā) ir augsta joslas sprauga, bet apakšējā (starpējā) ir nedaudz mazāka platuma. Joslu sprauga - pusvadītāju un dielektriķu raksturlielums, minimālā enerģija, kas nepieciešama elektrona pārejai no valences joslas uz vadīšanas joslu.
Ārējais slānis uztver fotonus no augstākāenerģiju un pārvērš to elektroenerģijā. Starpposma sakausējums uztver un pārvērš zemākas enerģijas gaismas daļiņas, kas iet cauri pirmajam slānim. Fotonus, kas sasnieguši zelta slāni, atspoguļo spoguļa virsma un atgriežas siltuma avotā. Šī pieeja, pēc inženieru domām, samazina enerģijas zudumus.
Pētnieki pārbaudīja izveidoto elementuizmantojot siltuma plūsmas sensoru. Zinātnieki koncentrēja augstas temperatūras lampas gaismu savā siltumdzinējā un pārbaudīja, kā elementa energoefektivitāte mainās atkarībā no temperatūras. Mērījumi parādīja, ka temperatūrā no 1900°C līdz 2400°C izstrādātā TVP elementa efektivitāte bija 40%.
Termiskā akumulatora shematiskā diagramma. Avots: Henry et al., MIT, Nature
Inženieri plāno pārvērst savus elementus partermoakumulatoru tīkla skala. Šāda sistēma absorbētu lieko enerģiju no atjaunojamiem avotiem, piemēram, saules, un uzglabātu to augsti izolētās karstā grafīta burkās. Vajadzības gadījumā, piemēram, mākoņainās dienās TVP-elementi pārvērš siltumu elektroenerģijā un piegādās tīklam.
Termofotoelementu tērauda šūnaspēdējais solis, lai pierādītu, ka termoakumulatori ir dzīvotspējīga koncepcija. Tā ir droša, videi draudzīga tehnoloģija, kas var ietekmēt oglekļa emisiju samazināšanu.
Aseguns Henrijs, MIT profesors un pētījuma līdzautors
Pēc pētnieku domām, vairāk nekā 90%elektroenerģiju pasaulē ražo no siltuma avotiem (ogles, gāze, kodolenerģija). Tvaika turbīnas ir tradicionāls veids, kā siltumu pārvērst elektrībā. Šādās sistēmās uzkarsēts ūdens tvaiks rotē turbīnu un iedarbina elektrisko ģeneratoru, kura magnētiskais lauks rada maiņstrāvu.
Fiziķi atzīmē, ka vidēji tvaika turbīnasdroši pārvērst aptuveni 35% siltuma elektroenerģijā. Turklāt sistēmas kustīgās daļas ir jutīgas pret temperatūru, tāpēc augstas temperatūras siltuma avoti nevar strādāt ar šādām turbīnām.
Lasīt vairāk
Pēc desmit gadu darba zinātnieki apšaubīja fizikas standarta modeli
Zemes iekšpusē ir vēl viena “planēta”: kā tā izglāba topošo dzīvību
Zinātnieki saprot, kas notiek suņa smadzenēs, kad cilvēks runā