Інженери Японського національного інституту матеріалознавства (NIMS) розробили новий тип термоелектричного генератора, який виробляє електричний струм завдяки температурному градієнту. Поглинаючи тепло від Сонця на одній поверхні і випромінюючи його з іншої, пристрій може виробляти електрику вдень і вночі
Відомо, що тепло переміщається від більш гарячих об'єктів до більш холодних. Термоелектричні генератори використовують це там, де температурний градієнт між двома поверхнями змушує електрони переміщатися від теплішої до більш холодної поверхні, створюючи електричний струм. Це називається ефектом Зеєбека, і теоретично такі термоелектричні матеріали можна використовувати для утилізації відпрацьованого тепла практично звідусіль, наприклад, від двигунів, вихлопних труб, електростанцій і навіть одягу або посуду.
Дослідники NIMS розробили термоелектричний генератор на сонячній енергії, заснований на варіації даного принципу, який називається спіновим ефектом Зеєбека, створюваного магнітними матеріалами.
Конструкція складається з чотирьох шарів, кожен з яких виконує важливу роботу. Два верхніх шари є прозорими, що дозволяє сонячному світлу проходити через два нижніх шари, які його поглинають. Тобто верхній шар залишається холодним, нижній шар залишається теплим, а два середніх шари виробляють електрику від температурного градієнта.
Основним чинником, що обмежує ККД термоелектричних генераторів, є те, що холодна сторона не може досить швидко позбутися від тепла, тому перепад температури у всіх шарів врешті вирівнюється. Новий пристрій вирішує цю проблему, позбавляючись від надлишків тепла, які випромінює його прямо в космос. Це відбувається завдяки самому верхньому шару з парамагнетика із гадолінієево-галлієвого гранату (GGG), який емітує інфрачервоне випромінювання, яке видаляється та проходить прямо через атмосферу. Другий шар являє собою ферромагнетик з залізо-ітрієвого гранату, який виробляє спіновий струм з температурного градієнта. Третій шар - це парамагнетик з платини, який перетворює спіновий струм в корисну напругу. А нижній шар покритий фарбою с ефектом «чорного тіла», щоби поглинати сонячне світло і утримувати тепло.
Команда дослідників стверджує, що така конструкція дозволяє пристрою продовжувати виробляти електроенергію не тільки вдень, але й вночі, тому що нижні шари ще деякий час зберігають тепло. За словами інженерів, пристрій найкраще працює в ясну погоду, тому що хмари можуть блокувати випромінювання в інфрачервоному діапазоні.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 3 409 / 2021-10-04 11:08:15
