Forskere fra Massachusetts Institute of Technology og National Renewable Renewable Laboratory
Varmemotor laget av ingeniører,er en termofotovoltaisk (TVP) celle som fanger opp høyenergifotoner fra en glødende varmekilde og konverterer dem til elektrisitet. Dette systemet gjentar ideen om hvordan solcellepaneler fungerer.
Det termiske elementet utviklet ved MIT består avtre hoveddeler. Det indre speillaget av gull er sekvensielt belagt med to lag legeringer, hvor det øvre (ytre) har et høyt båndgap, og det nedre (mellomliggende) har en litt mindre bredde. Båndgap - en karakteristikk av halvledere og dielektrika, minimumsenergien som kreves for overgangen til et elektron fra valensbåndet til ledningsbåndet.
Det ytre laget fanger fotoner fra det høyesteenergi og omdanner den til elektrisitet. Den mellomliggende legeringen fanger opp og konverterer lyspartiklene med lavere energi som passerer gjennom det første laget. Fotoner som har nådd gulllaget blir reflektert av speiloverflaten og returnert til varmekilden. Denne tilnærmingen, ifølge ingeniører, reduserer energitap.
Forskerne testet det opprettede elementetved hjelp av en varmestrømsensor. Forskerne konsentrerte lyset fra en høytemperaturlampe på varmemotoren deres og testet hvordan energieffektiviteten til elementet endret seg avhengig av temperaturen. Målinger viste at ved temperaturer fra 1900 °C til 2400 °C var effektiviteten til det utviklede TVP-elementet 40 %.
Skjematisk diagram av et termisk batteri. Kilde: Henry et al., MIT, Nature
Ingeniørene planlegger å gjøre om elementene sine tiltermisk batteri nettverk skala. Et slikt system vil absorbere overflødig energi fra fornybare kilder som solen og lagre det i svært isolerte varme grafittkrukker. Om nødvendig, for eksempel på overskyede dager, vil TVP-elementer konvertere varme til elektrisitet og levere den til nettverket.
Termofotovoltaiske stålcellerdet siste steget mot å demonstrere at termiske batterier er et levedyktig konsept. Det er en sikker, miljøvennlig teknologi som kan ha innvirkning på å redusere karbonutslipp.
Asegun Henry, MIT-professor og studiemedforfatter
Ifølge forskere er over 90 %elektrisitet i verden genereres fra varmekilder (kull, gass, kjernekraft). Dampturbiner er den tradisjonelle måten å konvertere varme til elektrisitet. I slike systemer roterer oppvarmet vanndamp en turbin og setter i gang en elektrisk generator hvis magnetiske felt skaper en vekselstrøm.
Fysikere bemerker at i gjennomsnitt dampturbinerkonvertere pålitelig rundt 35 % av varmen til elektrisitet. I tillegg er de bevegelige delene av systemet temperaturfølsomme, så høytemperaturvarmekilder kan ikke fungere med slike turbiner.
Les mer
Etter ti års arbeid stilte forskere spørsmålstegn ved standardmodellen for fysikk
Det er en annen "planet" inne i jorden: hvordan den reddet gryende liv
Forskere forstår hva som skjer i en hunds hjerne når en person snakker