Massachusetts Teknoloji Enstitüsü ve Ulusal Yenilenebilir Yenilenebilir Laboratuvarı'ndan bilim adamları
Mühendisler tarafından oluşturulan ısı motoru,akkor bir ısı kaynağından yüksek enerjili fotonları yakalayan ve onları elektriğe dönüştüren bir termofotovoltaik (TVP) hücredir. Bu sistem, güneş panellerinin nasıl çalıştığı fikrini tekrarlıyor.
MIT'de geliştirilen termal eleman şunlardan oluşur:üç ana parça. Altının iç ayna tabakası, üst (dış) yüksek bir bant aralığına sahip olan ve alt (orta) olanın biraz daha küçük bir genişliğe sahip olduğu iki alaşım tabakası ile sırayla kaplanmıştır. Bant aralığı - yarı iletkenlerin ve dielektriklerin bir özelliği, bir elektronun değerlik bandından iletim bandına geçişi için gereken minimum enerji.
Dış katman, fotonları en yüksek seviyeden yakalar.enerjiye dönüştürür ve onu elektriğe dönüştürür. Ara alaşım, birinci katmandan geçen düşük enerjili ışık parçacıklarını yakalar ve dönüştürür. Altın tabakaya ulaşan fotonlar ayna yüzeyinden yansır ve ısı kaynağına geri döner. Mühendislere göre bu yaklaşım enerji kayıplarını azaltır.
Araştırmacılar oluşturulan öğeyi test ettibir ısı akışı sensörü kullanarak. Bilim adamları, yüksek sıcaklıklı bir lambadan gelen ışığı ısı motorlarında yoğunlaştırdılar ve sıcaklığa bağlı olarak elementin enerji verimliliğinin nasıl değiştiğini test ettiler. Ölçümler, 1900°C ila 2400°C arasındaki sıcaklıklarda geliştirilen TVP elemanının verimliliğinin %40 olduğunu gösterdi.
Bir termal pilin şematik diyagramı. Kaynak: Henry ve diğerleri, MIT, Nature
Mühendisler, elemanlarınıtermal pil ağ ölçeği. Böyle bir sistem, güneş gibi yenilenebilir kaynaklardan gelen fazla enerjiyi emecek ve yüksek yalıtımlı sıcak grafit kavanozlarda depolayacaktır. Gerekirse, örneğin bulutlu günlerde, TVP elemanları ısıyı elektriğe dönüştürecek ve ağa besleyecektir.
Termofotovoltaik çelik hücrelertermal pillerin uygulanabilir bir kavram olduğunu gösterme yönündeki son adım. Karbon emisyonlarını azaltmada etkisi olabilecek güvenli, çevre dostu bir teknolojidir.
Asegun Henry, MIT profesörü ve çalışmanın ortak yazarı
Araştırmacılara göre, %90'ın üzerindeDünyada elektrik ısı kaynaklarından (kömür, gaz, nükleer enerji) üretilmektedir. Buhar türbinleri, ısıyı elektriğe dönüştürmenin geleneksel yoludur. Bu tür sistemlerde, ısıtılan su buharı bir türbini döndürür ve manyetik alanı alternatif bir akım oluşturan bir elektrik jeneratörünü harekete geçirir.
Fizikçiler, ortalama olarak buhar türbinlerininısının yaklaşık %35'ini güvenilir bir şekilde elektriğe dönüştürür. Ayrıca sistemin hareketli parçaları sıcaklığa duyarlıdır, bu nedenle yüksek sıcaklıktaki ısı kaynakları bu tür türbinlerle çalışamaz.
Daha fazla oku
On yıllık bir çalışmanın ardından bilim adamları standart fizik modelini sorguladılar.
Dünya'nın içinde başka bir "gezegen" var: doğmakta olan yaşamı nasıl kurtardı?
Bilim adamları, bir kişi konuştuğunda bir köpeğin beyninde ne olduğunu anlıyor