Термофотоволтаичната клетка преобразува 40 процента от топлинната енергия в електрическа

Изследователите разкриха нова термофотоволтаична (TPV) клетка, която преобразува топлината в електричество с над 40 процента ефективност, производителност почти наравно с традиционните електроцентрали с парни турбини. Клетките имат потенциала да се използват в „термични батерии“ в мрежов мащаб, генерирайки надеждно енергия без движещи се части.

Термофотоволтаичните клетки работят чрез нагряване на полупроводникови материали, достатъчно за значително увеличаване на енергията на фотоните. При достатъчно високи енергии тези снимки могат да блъснат електрон през “лентовата зона” на материала, генерирайки електричество. Досега TPV клетките са постигнали до 32 процента ефективност, тъй като работят при по-ниски температури.

За разлика от тях, новият дизайн от MIT и Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) поема енергия от горещи до бяло източници на топлина между 1900 и 2400 градуса по Целзий (3452 до 4352 градуса F). За да направи това, той използва метални сплави с “високо лентово разстояние”, разположени върху сплав с малко по-ниска лента.

Слоят с висока ширина улавя най-високоенергийните фотони от източник на топлина и ги преобразува в електричество, докато фотоните с по-ниска енергия преминават през първия слой и добавят към напрежението. Всички фотони, които управляват двуслойната ръкавица, се отразяват от огледало обратно към източника на топлина, за да се избегне загуба на енергия.

Това е абсолютно критична стъпка по пътя към разпространение на възобновяема енергия и достигане до напълно декарбонизирана мрежа.

Измервайки ефективността с помощта на сензор за топлинен поток, екипът установи, че мощността варира в зависимост от температурата. Между 1900 и 2400 градуса по Целзий, новият дизайн на TPV произвежда електроенергия с около 40 процента ефективност.

Парните турбини могат да осигурят същата ефективност, но са много по-сложни и ограничени до по-ниски температури. „Едно от предимствата на твърдотелните енергийни преобразуватели е, че те могат да работят при по-високи температури с по-ниски разходи за поддръжка, тъй като нямат движещи се части“, каза професорът от Масачузетския технологичен институт Асегун Хенри Новини от MIT. “Те просто седят там и надеждно генерират електричество.”

В термична батерия в мрежов мащаб системата ще абсорбира излишната енергия от възобновяеми източници като слънцето и ще я съхранява в силно изолирани банки от горещ графит. Когато е необходимо, TPV клетките могат да преобразуват тази топлина в електричество и да я изпращат към електрическата мрежа. Експерименталната клетка беше само квадратен сантиметър, така че екипът ще трябва да увеличи това до около 10 000 квадратни фута за мощност на ниво мрежа, но технологията вече съществува за създаване на клетки в този мащаб, отбелязва Хенри.

„Термофотоволтаичните клетки бяха последната ключова стъпка към демонстрирането, че термичните батерии са жизнеспособна концепция“, каза той. “Това е абсолютно критична стъпка по пътя към разпространение на възобновяема енергия и достигане до напълно декарбонизирана мрежа.”

Всички продукти, препоръчани от Engadget, са избрани от нашия редакционен екип, независимо от нашата компания майка. Някои от нашите истории включват партньорски връзки. Ако купите нещо чрез една от тези връзки, ние може да спечелим комисионна за партньор.

Add Comment