Вчені з Массачусетського технологічного інституту та Національної лабораторії поновлюваних
Теплова машина, створена інженерами,є термофотоелектричний (TVP) елемент, який вловлює фотони високої енергії від розпеченого джерела тепла і перетворює їх на електрику. Ця система повторює ідею роботи сонячних панелей.
Розроблений в MIT тепловий елемент складається зтрьох основних елементів. Внутрішній дзеркальний шар золота послідовно покривається двома шарами сплавів, верхній з яких (зовнішній) має високу ширину забороненої зони, а нижній (проміжний) — трохи меншу ширину. Ширина забороненої зони – характеристика напівпровідників та діелектриків, мінімальна енергія, необхідна для переходу електрона з валентної зони до зони провідності.
Зовнішній шар вловлює фотони із найвищоїенергією і перетворює їх на електрику. Проміжний сплав уловлює та перетворює частинки світла з нижчою енергією, що проходять через перший шар. Фотони, які досягли шару золота, відбиваються дзеркальною поверхнею та повертаються у джерело тепла. Такий підхід, за словами інженерів, скорочує втрату енергії.
Дослідники протестували створений елементза допомогою датчика теплового потоку. Вчені концентрували світло від високотемпературної лампи на своїй тепловій машині та перевіряли, як змінювалася енергоефективність елемента залежно від температури. Вимірювання показали, що при температурі від 1900°C до 2400°C ККД розробленого TVP-елемента становив 40%.
Схема теплової батареї Джерело: Henry et al., MIT, Nature
Інженери планують включити свої елементи втеплову батарею мережного масштабу. Така система поглинатиме надмірну енергію з відновлюваних джерел, наприклад, від сонця, і зберігатиме в сильно ізольованих банках гарячого графіту. При необхідності, наприклад, у похмурі дні TVP-елементи перетворюватимуть тепло в електрику і подаватиме його в мережу.
Термофотоелектричні елементи сталіостаннім кроком на шляху до демонстрації того, що теплові батареї є життєздатною концепцією. Це безпечна, екологічно чиста технологія, яка може вплинути на скорочення викидів вуглекислого газу.
Асегун Генрі, професор MIT та співавтор дослідження
За оцінкою дослідників, понад 90%електроенергії у світі генерується від джерел тепла (вугілля, газ, атомна енергія). Традиційний спосіб перетворення тепла на електрику - парові турбіни. У таких системах нагріта водяна пара обертає турбіну і надає руху електричний генератор, магнітне поле якого створює змінний струм.
Фізики зазначають, що у середньому парові турбінинадійно перетворять близько 35% тепла на електрику. Крім того, рухливі частини системи чутливі до температури, тому джерела тепла з високою температурою не можуть працювати з турбінами.
Читати далі
Через десять років роботи вчені засумнівалися у стандартній моделі фізики
Усередині Землі є ще «планета»: як вона врятувала життя, що зароджується.
Вчені зрозуміли, що відбувається у мозку собаки, коли розмовляє людина