Новое устройство эффективно преобразует тепло в ток

Хотя АКБ еще долго будут востребованы в транспортных средствах, новое  миниатюрное устройство на основе кремния, разработанное инженерами Sandia National Laboratories, которое использует отработанное тепло, превращая его в постоянный ток, в ближайшем будущем может составить конкуренцию.

Пол Дэвидс, один из разработчиков, поясняет: «Мы разработали новый метод поэтапного получения энергии от отработанного тепла. Автомобильные двигатели производят много тепла, которое пропадает впустую. Представьте, вы сможете преобразовать это в электрическую энергию в гибридном автомобиле и это первый шаг в этом направлении, но нужно сделать гораздо больше работы».

Он добавил: «В краткосрочной перспективе мы стремимся создать компактный инфракрасный источник питания для замены радиоизотопных термоэлектрических генераторов». Такие генераторы используются как датчики питания для космических аппаратов, которые не получают достаточного количества прямого солнечного света для солнечных панелей. Новое устройство имеет преимущество в том, что оно изготовлено из обычных и распросранненных материалов, таких как алюминий, кремний и диоксид кремния.

Размер устройства около 1/8 дюйма на 1/8 дюйма и толщиной меньше монеты. Верх изготовлен из алюминия, на котором вытравлены полоски, шириной примерно в 20 раз уже человеческого волоса. Этот рисунок служит антенной для улавливания инфракрасного излучения. Между алюминиевым слоем и кремнием находится очень тонкий слой диоксида кремния,  толщиной в 16 000 раз тоньше человеческого волоса. Алюминиевая антенна направляет инфракрасное излучение в этот тонкий слой, поглощается им, что создает очень быстрые электрические колебания, около 50 триллионов раз в секунду. Это заставляет двигаться электроны между алюминием и кремнием асимметричным образом. Этот процесс, называемый выпрямлением, генерирует электрический постоянный ток. При этом, технология может быть масштабируема.

Соавтор разработки Джошуа Шэнк говорит: «Мы намеренно сосредоточились на распространенных материалах и процессах, которые масштабируемы. Теоретически любой  объект для изготовления интегральных схем мог бы производить эти исправления». Одна из самых больших проблем с изготовлением такого микрогенератора заключалась в том, чтобы вставить небольшое количество других элементов в кремний, чтобы он отражал инфракрасный свет, как металл.

Версия, созданная командой Девидса, дает 8 нановольт на квадратный сантиметр от специализированной лампы накаливания с температурой 840 градусов. Создатели отметили, что у них есть несколько идей для будущих улучшений, чтобы сделать инфракрасный генератор более эффективным. Благодаря улучшенному дизайну и большей эффективности преобразования мощность на единицу площади будет увеличиваться, утверждают инженеры. Дэвидс считает, что в течение пяти лет инфракрасный термоэлектрический преобразователь может стать хорошей альтернативой существующих генераторов для компактных источников питания.

Leave a Reply

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *