Mazs jauns siltuma dzinējs bez kustīgām detaļām sasniedza neticamu enerģijas pagrieziena punktu

Termofotoelektriskā (TPV) šūna, kas uzstādīta uz siltuma izlietnes. (Laimīgs Frankels)

Zinātnieki cer, ka cietvielu termofotoelementi (TPV) bez kustīgām daļām var sasniegt augstāku efektivitāti augstākās temperatūrās, pārvēršot siltumu elektroenerģijā, un tie būs ceļš uz elektrotīkliem, kuru pamatā ir pilnībā atjaunojamie enerģijas avoti.

Viena šāda TPV šūna tagad ir sasniegusi jaunu pasaules rekordu ar 40 procentu efektivitāti, ziņo pētnieki. Tas ir labāk nekā tvaika turbīnas, ko tradicionāli izmanto, lai siltumu pārvērstu elektrībā, kas parasti sasniedz 35 procentus un kurām ir arī augšējās temperatūras ierobežojumi.

TPV pārvērš augstas enerģijas fotonus no karstuma avotiem elektroenerģijā. Apvienojot tos ar siltuma baterijām, tie varētu uztvert enerģiju no Saules un saglabāt to prom, atbrīvojot elektrību, kad un kad tas ir nepieciešams.



'Viena no cietvielu enerģijas pārveidotāju priekšrocībām ir tā, ka tie var darboties augstākā temperatūrā ar zemākām uzturēšanas izmaksām, jo ​​tiem nav kustīgu daļu.' saka mehāniķis Aseguns Henrijs , no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT).

'Viņi vienkārši sēž un droši ražo elektrību.'

Termofotoelementu šūna, kas iesaistīta rekordlielā pārveidē, var ražot elektroenerģiju no siltuma avotiem temperatūrā no 1900 līdz 2400 grādiem pēc Celsija (3452 līdz 4352 grādiem pēc Fārenheita). Šīs temperatūras ir pārāk karstas, lai parastās tvaika turbīnas darbotos, jo ir iesaistītas kustīgās daļas.

Tagad arī šo šūnu efektivitāte palielinās, padarot tās dzīvotspējīgākas. Iepriekšējais rekords bija 32 procentu efektivitāte, savukārt lielākā daļa līdz šim ražoto TPV šūnu ir svārstījušās ap 20 procentiem.

Efektivitātes rekords tika mērīts, izmantojot siltuma plūsmas sensoru, lai izmērītu siltumu, ko absorbē šūna, kuras izmērs ir aptuveni centimetrs kvadrātā. Augstas temperatūras spuldze tika izmantota, lai mainītu siltuma daudzumu, kam tika pakļauta šūna, atklājot, ka tā faktiski ir piemērota ievietošanai lielākā sistēmā.

'Mēs varam iegūt augstu efektivitāti plašā temperatūras diapazonā, kas attiecas uz termobaterijām.' saka Henrijs .

Efektivitātes uzlabojums galvenokārt ir saistīts ar izmantotajiem materiāliem, kuriem ir tā sauktā zemā vērtība joslu atšķirība – sprauga, kas jāšķērso elektroniem, lai radītu elektroenerģiju. Šeit pētnieki ir izmantojuši augstākas joslas spraugas materiālus, kā arī vairākus savienojumus (vai materiālu slāņus).

Tiek izmantoti trīs slāņi: sakausējums ar augstu frekvenču joslas atstarpi, lai uztvertu augstas enerģijas fotonus, lai pārvērstu tos elektrībā, zemas joslas spraugas sakausējums, lai uztvertu zemas enerģijas fotonus, kas izslīd cauri pirmajam slānim, un zelta spogulis, lai atspoguļotu fotonus, kas ir izturējuši visus fotonus. atpakaļ uz siltuma avotu, tādējādi samazinot siltuma izšķērdēšanu.

Tā kā TPV šūna tagad ir izrādījusies funkcionējoša, uzticama un efektīva, zinātnieki var turpināt darbu, lai to palielinātu un apvienotu ar citiem elementiem, lai izveidotu pilnvērtīgu enerģijas ražošanas sistēmu – un tādu, kas neražo oglekli. lietošanā.

'Termofotoelementi bija pēdējais galvenais solis, lai pierādītu, ka termoakumulatori ir dzīvotspējīga koncepcija.' saka Henrijs . 'Šis ir absolūti kritisks solis ceļā uz atjaunojamās enerģijas izplatību un nonākšanu pie pilnībā dekarbonizēta tīkla.'

Pētījums ir publicēts Daba .

Populārākas Kategorijas: Viedoklis , Sabiedrību , Telpa , Veselība , Tech , Cilvēkiem , Vidi , Dabu , Fizika , Daba ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.