Новая революционная технология удваивает мощность батарей, превращая тепло в электричество

Команда инженеров из США разработала новаторскую технологию, которая преобразует тепловое излучение в электричество, повышая плотность мощности аккумуляторов. Подробностями поделился сайт Университета Колорадо в Боулдере.

Сотрудники Университета Колорадо в Боулдере в сотрудничестве с исследователями из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) и Университета Висконсин-Мэдисон создали теплофотовольаическое устройство, которое помещается в руке человека и способно эффективно улавливать тепло геотермальных, атомных и солнечных электростанций по всему миру. Революционная конструкция удваивает плотность мощности без достижения сверхвысоких температур или дорогих материалов. Ее предлагают использовать для таких отраслей, как производство и хранение возобновляемой энергии, в виде портативных генераторов.

"Тепло — это возобновляемый источник энергии, который часто упускают из виду. Две трети всей энергии, которую мы используем, превращается в тепло. Подумайте о хранении энергии и производстве электроэнергии, не использующих ископаемое топливо. Мы можем восстановить часть этой потерянной тепловой энергии и использовать ее для производства чистого электричества", — заявил руководитель исследования Лунцзи Цуй.

Высокотемпературные промышленные процессы и методы сбора возобновляемой энергии часто используют метод преобразования тепловой энергии, называемый термофотовольтаикой (ТФВ). Этот метод использует тепловую энергию из высокотемпературных источников тепла для выработки электроэнергии. Однако существующие устройства ТФВ ограничены законом теплового излучения Планка.

"Исследователи пытались приблизиться к этому пределу или преодолеть его, используя множество идей, но современные методы слишком сложны для производства устройства, дороги и немасштабируемы", — объяснил ученый.

Команда смогла преодолеть предел вакуума, определяемый законом Планка, и удвоить удельную мощность, ранее достигаемую с помощью традиционных конструкций. Эксперименты показали значительное улучшение.

В отличие от других моделей TPV, в которых между источником тепла и солнечным элементом находится зазор с вакуумом или газом, в новой конструкции используется изолированная, высокоиндексная и прозрачная для инфракрасного излучения прокладка, сделанная из чистого стекла. Благодаря ей тепловые волны могут легче проходить через устройство, улучшая эффективность производства энергии.

Раньше для увеличения плотности мощности приходилось увеличивать температуру, например, с 1500 °C до 2000 °C. В какой-то момент процесс достигал предела, когда показатели становились опасными для всей энергосистемы. Новая конструкция позволяет работать при более низкой температуре, безопасной для большинства промышленных процессов, но при этом добывать такое же количество электроэнергии.

"Наше устройство работает при температуре 1000 °C и выдает мощность, эквивалентную 1400 °C в существующих устройствах TPV с интегрированным зазором", — утверждают ученые.