Учёные из Университета Колорадо в Боулдере разработали технологию преобразования тепловой энергии в электричество, бросая вызов фундаментальному закону термодинамики. Группа исследователей создала компактное термофотоэлектрическое устройство, способное преодолеть ограничения, установленные законом теплового излучения Планка.
Новая технология позволяет преодолеть вакуумный предел, определённый законом Планка, и удвоить достигаемую плотность мощности по сравнению с обычными термофотоэлектрическими конструкциями. Ключевым элементом устройства является стеклянный изолятор с высоким показателем преломления, прозрачный для инфракрасного излучения. Этот «нулевой вакуумный зазор» создаёт канал высокой плотности мощности, позволяющий тепловым волнам проходить через устройство без потери силы.
Инновационный подход позволяет генерировать электроэнергию при более низких температурах, совместимых с большинством промышленных процессов. Устройство, работающее при температуре 1000°C, производит такое же количество энергии, как и существующие термофотоэлектрические системы при 1400°C.
Исследователи отмечают, что их разработка имеет потенциал для изменений в производственных отраслях. Она может способствовать увеличению выработки электроэнергии без необходимости использования высокотемпературных источников тепла или дорогостоящих материалов. Технология открывает возможности для хранения чистой энергии, снижения выбросов углерода и сбора тепла от геотермальных, ядерных и солнечных электростанций по всему миру.
Команда планирует продолжить исследования, изучая возможность использования других недорогих материалов, таких как аморфный кремний, что потенциально может привести к ещё большему, почти 20-кратному увеличению плотности мощности.
Новая технология имеет широкие перспективы применения, включая создание портативных генераторов энергии и декарбонизацию отраслей с высоким уровнем выбросов. После оптимизации она может трансформировать высокотемпературные промышленные процессы, такие как производство стекла, стали и цемента, обеспечивая их более дешёвой и чистой электроэнергией.