В MIT разработали термофотовольтаический элемент, способный преобразовать 40% тепловой энергии в электричество. И у него нет подвижных частей

Опубликовал Тетяна Нечет

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) создали термофотовольтаический элемент (TPV), который преобразует тепло в электричество с эффективностью более 40%. Устройство почти дотягивает по характеристикам до традиционных паротурбинных электростанций. TPV похож на фотоэлектрический элемент солнечной панели. Он пассивно улавливает фотоны высокой энергии от разогретого источника тепла и преобразует их в электричество. Разработанной командой образец, по сути, представляет собой твердотельный тепловой двигатель, но не содержит подвижных частей и может генерировать электричество от источника тепла, нагретого до 1900-2400 градусов Цельсия.

Для этого в нем используются металлические сплавы с широкой запрещенной зоной (зазором между валентной зоной материала и его зоной проводимости), расположенные поверх сплава с немного меньшей шириной запрещенной зоны, под которым находится зеркальная золотая пластинка. Первый слой TPV-элемента поглощает фотоны с самой высокой энергией, второй — с меньшей, а последний — отражает остаточное тепловое излучение обратно в накопитель тепла.

«Одним из преимуществ твердотельных преобразователей энергии является то, что они могут работать при более высоких температурах с меньшими затратами на техническое обслуживание, поскольку в них нет подвижных частей. Они просто генерируют электроэнергию», — сказал Асегун Генри, профессор по развитию карьеры на факультете машиностроения Массачусетского технологического института.

На сегодняшний день большинство ячеек TPV достигли эффективности около 20%, а предыдущий рекорд составлял 32%. Площадь термофотовольтаического элемента, который использовали в опытах MIT, около 1 квадратного сантиметра. Генри считает, что для более масштабной системы тепловых батарей ячейки должны занимать около 10 тысяч квадратных футов (около четверти футбольного поля) и будут работать на складах с климат-контролем. Там они смогут преобразовывать энергию от огромных хранилищ накопленной солнечной энергии (например, разогретого графита).

Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.

Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.