Инженеры из Колорадо создали устройство, удваивающее эффективность преобразования тепла в электричество

19.02.2025 09:34:00 | iXBT.com

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.

Устройство TPV с «нулевым вакуумным зазором», разработанное Cui Research Group. Источник: Jesse Morgan Petersen / CU Boulder College of Engineering and Applied Science

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.

Подробнее