地球上の電力の90％は、化石燃料の燃焼や核反応、または太陽エネルギーの貯蔵から熱を変換するプロセスから発生します。これらのプロセスはすべて、傷みやすい高度な機器を使用して行われます。マサチューセッツ工科大学とNREL研究所の科学者たちは、これらすべてに代わる驚くべき代替案を提案しました。これは、記録的な効率を備えた可動部品のない固体熱機関です。
「ソリッドステート電力変換器の利点の1つは、可動部品がないため、より高い温度でより低いメンテナンスコストで動作できることです」と研究の筆頭著者の1人は述べています。 「彼らはただそこに座って、確実に電気を生成します。」
科学者たちは半導体材料を使用し、そのいくつかの層から、従来の太陽電池の光起電力セルと同様の熱光起電セル（熱光起電、TPV）を作成しました。太陽電池の場合と同様に、熱光起電力セルの層は、可視光だけでなく、高温の貯蔵材料から放出される光子を吸収しました。
アメリカの科学者によって提案されたTPV要素の最初の層は最も高いエネルギーで光子を吸収し、2番目の層は著しく低いエネルギーで、そして3番目の層（金のプレートの形で）は残留熱放射を蓄熱に反射しました、使用せずに漏れるのを防ぎます。側面が1cmの実験要素は、ソリッドステート熱機関で記録的な効率を示しました。これは、従来の蒸気タービン発電機の平均（35％）よりも高い40％以上です。
1900〜2400°Cの温度範囲で動作する熱光起電力セルへの移行は、高効率の達成に役立ちました。以前に提案された、より低い冷却水温度のTPVエレメントの場合、効率は20％以下でした。
科学者によると、提案された原理に基づく発電所は、1000平方メートルからの要素の面積で商業的に実行可能になります。蓄熱器は、太陽放射によって加熱されるグラファイトにすることができます。夜間や曇りの日は、熱光起電力セルをネットワークに接続するだけで熱を電気に変換できます。この技術は、エネルギー部門で有害な排出物のない世界を作るでしょう、科学者は確信しています。
2022-04-14 19:07:51
著者: Vitalii Babkin