นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ
เครื่องยนต์ความร้อนที่สร้างขึ้นโดยวิศวกรเป็นเซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิก (TVP) ที่จับโฟตอนพลังงานสูงจากแหล่งความร้อนจากหลอดไส้และแปลงเป็นไฟฟ้า ระบบนี้ย้ำแนวคิดของการทำงานของแผงโซลาร์เซลล์
องค์ประกอบความร้อนที่พัฒนาขึ้นที่ MIT ประกอบด้วยสามส่วนหลัก ชั้นกระจกด้านในของทองคำเคลือบด้วยอัลลอยด์ 2 ชั้นตามลำดับ โดยส่วนบน (ด้านนอก) มีช่องว่างระหว่างแถบสูงและด้านล่าง (ระดับกลาง) มีความกว้างน้อยกว่าเล็กน้อย Band gap - ลักษณะของเซมิคอนดักเตอร์และไดอิเล็กทริก พลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากแถบวาเลนซ์ไปเป็นแถบการนำไฟฟ้า
ชั้นนอกจับโฟตอนจากสูงสุดพลังงานและแปลงเป็นไฟฟ้า โลหะผสมระดับกลางจับและแปลงอนุภาคแสงพลังงานต่ำที่ผ่านชั้นแรก โฟตอนที่ไปถึงชั้นทองจะถูกสะท้อนโดยพื้นผิวกระจกและกลับสู่แหล่งความร้อน แนวทางนี้ตามที่วิศวกรกำหนด ช่วยลดการสูญเสียพลังงาน
นักวิจัยทดสอบองค์ประกอบที่สร้างขึ้นโดยใช้เซ็นเซอร์วัดความร้อน นักวิทยาศาสตร์ได้รวมแสงจากหลอดไฟที่มีอุณหภูมิสูงบนเครื่องยนต์ความร้อนและทดสอบว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานขององค์ประกอบเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิอย่างไร การวัดพบว่าที่อุณหภูมิ 1900 °C ถึง 2400 °C ประสิทธิภาพขององค์ประกอบ TVP ที่พัฒนาแล้วคือ 40%
แผนผังของแบตเตอรี่เทอร์มอล ที่มา: Henry et al., MIT, Nature
วิศวกรวางแผนที่จะเปลี่ยนองค์ประกอบของพวกเขาเป็นขนาดเครือข่ายแบตเตอรี่ความร้อน ระบบดังกล่าวจะดูดซับพลังงานส่วนเกินจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นดวงอาทิตย์และเก็บไว้ในขวดกราไฟท์ที่มีฉนวนสูง หากจำเป็น ตัวอย่างเช่น ในวันที่มีเมฆมาก องค์ประกอบ TVP จะแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าและจ่ายให้กับเครือข่าย
เซลล์เหล็กเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกขั้นตอนล่าสุดในการแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ความร้อนเป็นแนวคิดที่ใช้งานได้ เป็นเทคโนโลยีที่ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งสามารถส่งผลต่อการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้
Asegun Henry ศาสตราจารย์ MIT และผู้ร่วมเขียนการศึกษา
ตามที่นักวิจัยกว่า 90%ไฟฟ้าในโลกเกิดจากแหล่งความร้อน (ถ่านหิน ก๊าซ พลังงานนิวเคลียร์) กังหันไอน้ำเป็นวิธีดั้งเดิมในการแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้า ในระบบดังกล่าว ไอน้ำร้อนจะหมุนกังหันและทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีการเคลื่อนที่ซึ่งมีสนามแม่เหล็กสร้างกระแสสลับ
นักฟิสิกส์สังเกตว่า โดยเฉลี่ยแล้ว กังหันไอน้ำแปลงความร้อนประมาณ 35% เป็นไฟฟ้าได้อย่างน่าเชื่อถือ นอกจากนี้ ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของระบบยังไวต่ออุณหภูมิ ดังนั้นแหล่งความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงจึงไม่สามารถทำงานได้กับกังหันดังกล่าว
อ่านเพิ่มเติม
หลังจากทำงานมา 10 ปี นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งคำถามเกี่ยวกับแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์
มี "ดาวเคราะห์" ดวงอื่นในโลก: ช่วยชีวิตที่เพิ่งตั้งไข่ได้อย่างไร
นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นในสมองของสุนัขเมื่อมีคนพูด