Vedci z Massachusetts Institute of Technology a National Renewable Renewable Laboratory
Tepelný motor vytvorený inžiniermi,je termofotovoltaický (TVP) článok, ktorý zachytáva vysokoenergetické fotóny zo žeravého zdroja tepla a premieňa ich na elektrickú energiu. Tento systém opakuje myšlienku fungovania solárnych panelov.
Tepelný prvok vyvinutý na MIT pozostáva ztri hlavné časti. Vnútorná zrkadlová vrstva zlata je postupne potiahnutá dvoma vrstvami zliatin, z ktorých horná (vonkajšia) má vysoký pásový rozdiel a spodná (stredná) má o niečo menšiu šírku. Pásmová medzera - charakteristika polovodičov a dielektrík, minimálna energia potrebná na prechod elektrónu z valenčného pásma do vodivého pásma.
Vonkajšia vrstva zachytáva fotóny z najvyššíchenergiu a premieňa ju na elektrickú energiu. Stredná zliatina zachytáva a premieňa častice svetla s nižšou energiou, ktoré prechádzajú cez prvú vrstvu. Fotóny, ktoré dosiahli vrstvu zlata, sa odrazia od povrchu zrkadla a vrátia sa späť do zdroja tepla. Tento prístup podľa inžinierov znižuje energetické straty.
Vedci vytvorený prvok testovalipomocou snímača tepelného toku. Vedci sústredili svetlo z vysokoteplotnej lampy na svoj tepelný motor a testovali, ako sa mení energetická účinnosť prvku v závislosti od teploty. Merania ukázali, že pri teplotách od 1900°C do 2400°C bola účinnosť vyvinutého prvku TVP 40%.
Schematický diagram tepelnej batérie. Zdroj: Henry a kol., MIT, Nature
Inžinieri plánujú premeniť svoje prvky natepelná batériová sieťová váha. Takýto systém by absorboval prebytočnú energiu z obnoviteľných zdrojov, ako je slnko, a skladoval by ju v silne izolovaných nádobách s horúcim grafitom. V prípade potreby, napríklad v zamračených dňoch, TVP prvky premenia teplo na elektrickú energiu a dodajú ju do siete.
Termofotovoltaické články sú najnovším krokom k preukázaniu toho, že tepelné články sú životaschopnou koncepciou.Je to bezpečná technológia šetrná k životnému prostrediu, ktorá môže mať vplyv na zníženie emisií oxidu uhličitého.
Henry Asegun, profesor, profesor MIT a spoluautor štúdie
Podľa výskumníkov viac ako 90 %elektrina sa vo svete vyrába zo zdrojov tepla (uhlie, plyn, jadrová energia). Parné turbíny sú tradičným spôsobom premeny tepla na elektrickú energiu. V takýchto systémoch ohriata vodná para roztáča turbínu a uvádza do pohybu elektrický generátor, ktorého magnetické pole vytvára striedavý prúd.
Fyzici poznamenávajú, že v priemere parné turbínyspoľahlivo premení asi 35 % tepla na elektrickú energiu. Okrem toho sú pohyblivé časti systému citlivé na teplotu, takže zdroje tepla s vysokou teplotou nemôžu s takýmito turbínami pracovať.
Čítaj viac
Po desiatich rokoch práce vedci spochybnili štandardný model fyziky
Vnútri Zeme je ďalšia „planéta“: ako zachránila vznikajúci život
Vedci chápu, čo sa deje v mozgu psa, keď človek rozpráva