Как известно, до 90% всей получаемой электроэнергии в мире добывается в процессе трансформации тепловой энергии, которая до этого была получена за счет сжигания ископаемого топлива, ядерной реакцией и т. п.
При этом данные процессы поддерживаются за счет сложного оборудования, которое неизбежно подвергается износу. Объединенная научная группа из Массачусетского технологического института, а также лаборатории NREL нашла альтернативу всему этому, а именно создала твердотельный тепловой двигатель без каких-либо перемещающихся деталей, при этом обладающий рекордным КПД.
Что представляет из себя новый тепловой двигатель с рекордным КПД
В рамках своей новой научной работы ученые нашли довольно оригинальное решение. Так для производства твердотопливного преобразователя ученые решили использовать полупроводниковые материалы, выполненные из нескольких слоев.
Таким образом был получен термофотоэлектрический элемент (thermophotovoltaic, TPV), который по своей сути довольно сильно напоминает классическую солнечную панель.
Ведь как и в случае с солнечной ячейкой полупроводниковые слои TPV – элемента также поглощали фотоны только не в видимом спектре света, а те фотоны, которые испускаются раскаленным материалом-накопителем энергии.
При этом первый слой наиболее эффективно поглощал фотоны с высокой энергией, второй слой отвечал за поглощение фотоном с меньшей энергией, а третий слой, реализованный в виде тонкой золотой фольги, отражал обратно тепло, чтобы оно не рассеивалось попросту в окружающий мир.
Так вот в рамках лаборатории опытный элемент со сторонами в 1 см продемонстрировал рекордный показатель КПД, превышающий 40%, а это, на минуточку, больше, чем в случае обычных парогенераторов с эффективностью в 35%.
Столь высоких показателей удалось добиться за счет использования термоэлектрических элементов, способных работать при температуре в диапазоне 1900 – 2400 градусов по Цельсию.
Предыдущие варианты TPV – элементов, в которых были использованы другие элементы, не были способны работать на таких высоких температурах и могли похвастаться КПД всего в 20%.
Кроме этого, явным преимуществом таких элементов является полное отсутствие каких-либо движущихся элементов. А это значит по факту там нечему изнашиваться и выходить из строя.
Как предполагают ученые, электрическая станция на таких TPV – элементах будет конкурентно способна с элементами от 1000 квадратных метров, а в качестве накопителя энергии можно будет использовать графит, который будет разогреваться за счет солнечного излучения.
При этом ранее накопленное тепло (в ночное время или в пасмурную погоду) будет преобразовываться в электроэнергию за счет включения таких термоэлектрических элементов в сеть.
Также, по предположению ученых, использование таких технологий позволит снизить вредные выбросы в атмосферу.
Ну что ж, технология, безусловно, интересная, но пока не будет готова сколь-нибудь приличная коммерческая версия, рано говорить о ее реальных перспективах. Так что пока будем присматриваться к технологии и следить за отчетами ученых. А пока оцениваем материал, делимся им в ваших любимых социальных сетях и лайкаем. Спасибо за ваше внимание!