Физики превратят избыточное тепло в энергию, сделав двигатели на 25% эффективней

Физики из университета Аризоны нашли новый способ переработки излишнего тепла в электроэнергию. Данная технология, основанная на квантовых эффектах, может быть применена в производстве автомобилей, электростанций, заводов и солнечных панелей, сделав их более эффективными.

Что общего у двигателя автомобиля, электростанции, завода и солнечной панели? Все они создают тепло - очень много тепла, которое растрачивается понапрасну.

Физики из университета Аризоны нашли способ, который позволяет превратить это тепло в электроэнергию.

Исследовательская группа, которую возглавлял доцент Чарльз Стэффорд, опубликовала результаты исследования в журнале ACS Nano.

"Термоэлектричество позволяет конвертировать тепло непосредственно в электрическую энергию, в устройстве без движущихся частей", - заявил ведущий автор Джастин Бергфилд.

Данная разработка основана на квантовом принципе под названием корпускулярно-волновой дуализм, когда крошечные объекты, такие как электроны, могут вести себя и как частицы и как волны.

"Электрон - можно сравнить с красной спортивной машиной", - пояснил Бергфилд. "Спортивная машина - одновременно и красная и машина, также как и электрон одновременно частица и волна. Это два качества одного и того же объекта. Просто электроны для нас не так очевидны, как спортивные машины".

"Мы стали первыми, кто использовал волновую структуру электрона, для разработки концепции по конвертации энергии".

По аналогии с твердотелыми накопителями, данное термоэлектрическое устройство обходится без движущихся частей. По своему устройству, это замкнутая система, которая легка в управлении и уходе.

"Достаточно взять пару электродов и нанести на них слой данных молекул", - сказал Бергфилд. "В результате получится своеобразный бутерброд, который является термоэлектрическим устройством. При этом отпадает необходимость в охлаждающей системе, а это значит, что упрощается уход за системой".

"Моно сказать, что вместо фреонового газа, мы используем электронный газ", - добавил Стэффорд.

"Из-за того, что солнечные панели сильно нагреваются, их эффективность падает", - сказал Стэффорд, - "Можно конвертировать это тепло в дополнительное электричество, попутно охлаждая панель и повышая КПД всего процесса в целом".

"С помощью очень эффективного термоэлектрического устройства на основе наших разработок, можно питать 200 100-ваттных лампочек, используя излишки тепла одного автомобиля", - сказал он. "Другими словами, можно повысить КПД автомобиля более чем на 25 процентов, что станет идеальным решением для гибридов, так как в них уже используется электрический мотор".

Оригинал (на англ. языке): Physorg

• Умные часы завышают расход калорий: учёные проверили четыре популярные модели
• Учёные обнаружили, что сверхтонкие алмазные мембраны способны вырабатывать электричество
• Учёные разработали жевательную резинку, которая может снижать уровень HPV и опасных бактерий во рту
• Ученые расплавили алмаз при давлении выше, чем в недрах Нептуна
• Учёные превратили спутники Starlink в гигантский сканер верхних слоёв атмосферы
• Новый катализатор позволит сократить расход платины в водородных топливных элементах на 75%
• Управляемые микротрещины помогли создать сверхмалые пиксели из квантовых точек
• Сверхбыстрые рентгеновские импульсы позволили увидеть химические реакции на уровне отдельных атомов