Термоелектричният генератор противопоставя топлината на слънцето и студа на космоса

Инженерите от Японския национален институт по материалознание (NIMS) са разработили нов тип термоелектрически генератор, който произвежда електрически ток чрез температурен градиент. Чрез абсорбиране на топлина от Слънцето на една повърхност и излъчване от друга, устройството може да генерира електричество денем и нощем.

Основният принцип на физиката е, че топлината преминава от по-горещи предмети към по-студени. Термоелектрическите генератори се захващат с това, където температурният градиент между две повърхности кара електроните да се движат от по-топлия към по-хладния, като по този начин създават електрически ток. Това се нарича ефект на Зеебек и на теория тези термоелектрически материали, бои и генератори могат да работят за рециклиране на отпадъчна топлина от почти всяко място, като двигатели, изпускателни тръби, електроцентрали и дори дрехи или съдове за готвене.

В новото проучване изследователите от NIMS разработиха термоелектрически генератор със слънчево захранване, базиран на вариация на принципа, наречен спинов ефект на Зеебек. В този случай токът излиза от потока на спиновете на електроните, произведени от магнитни материали във всеки електрод.

Новият дизайн се състои от четири слоя, всеки от които има важна задача за игра. Горните два слоя са прозрачни, за да позволят слънчевата светлина да премине през долните два слоя, които я абсорбират. Това означава, че горният слой остава хладен, долният слой остава топъл и двата средни слоя генерират електричество от получения температурен градиент.

Основен фактор, който ограничава колко полезни могат да бъдат термоелектрическите генератори, е, че студената страна не може да се отърве от топлината достатъчно бързо, така че температурният градиент се изравнява. Новото устройство заобикаля това, като изхвърля излишната си топлина направо в космоса. Това е благодарение на най-горния слой, парамагнит, направен от гадолиниев галиев гранат (GGG), който излъчва инфрачервено лъчение, което преминава директно през атмосферата.

Вторият слой е феромагнит, направен от итриев железен гранат, който произвежда въртящия се ток от температурния градиент. Третият слой надолу е парамагнит, изработен от платина, който преобразува този въртящ се ток в полезно напрежение. И последният слой е покрит с черна боя, за да абсорбира слънчевата светлина и да задържа топлината.

Екипът казва, че този дизайн позволява на устройството да продължи да генерира електричество ден и нощ, тъй като долните слоеве задържат топлината си за известно време. Работи най-добре при ясно време, казват инженерите, защото облаците могат да блокират излизането на инфрачервеното лъчение.

Въпреки това, те признават, че ефективността на текущата версия все още е доста ниска. Те планират да се опитат да засилят това, като променят дизайна и материалите.

Изследването е публикувано в списанието Наука и технология на усъвършенствани материали.

Източник: NIMS чрез Азия изследвания новини

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate