Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Как добыть электричество из тепла без турбин

Попытки приспособить феномен термо-ЭДС для получения электричества предпринимались неоднократно. Соответствующие устройства, называемые термоэлектрическими конверторами, довольно активно разрабатывались в течение последних 50-ти лет и даже нашли свое применение в некоторых областях промышленности. Однако для массового производства электроэнергии они явно непригодны. Во-первых, КПД подобных преобразователей не поднимается выше 7%, в то время как у паровых турбин это показатель достигает 20%. А главное — эффективной термопаре требуются редкие металлы — висмут, теллурий, платина и др. Это обстоятельство делает термоэлектрические конверторы очень дорогими и весьма непрактичными устройствами.

Однако специалисты из Калифорнийского университета сумели получить эффект термо-ЭДС с помощью искусственно синтезированной органической молекулы, соединяющей два металлических проводника. По мнению ученых, это означает настоящий прорыв в преобразовании тепла в электричество: органика очень дешева и проста в производстве. В ходе экспериментов ученые соединяли пары золотых проводников через прослойки из трех различных органических соединений — бензен-дитиола, дибензен-дитиола и трибензен-дитиола. Затем один из проводников начинали нагревать для создания разницы в температурах. На каждый градус разницы исследователи регистрировали рост напряжения в 8,7 мкВ для первого, 12,9 мкВ для второго, и 14,2 мкВ для третьего соединения, соответственно. Максимальная разница температур, достигнутая в ходе тестов, составила всего 30О по Цельсию.

«Эти цифры могут показаться не слишком значительным, однако они вполне доказывают правильность нашей концепции. Органическое термоэлектричество сделало свой первый шаг,» — заявил Прамод Редди (Pramod Reddy), один из участников исследования. В ближайшее время ученые намереваются протестировать ряд других органических соединений и металлов, чтобы добиться более выраженного эффекта термо-ЭДС.

Термоэлектрический генератор – конвертируем тепло в электричество термогенератором

Я расскажу как получить электричество из тепла и как построить своими руками термоэлектрогенератор средних размеров, который можно использовать в походах и на открытой природе, а также просто так, для зарядки электронных устройств, посредством зарядки перезаряжаемых батарей от любого источника огня. При использовании ракетной печи или походной печки и газа для более быстрого сгорания, сгенерируется больше энергии.

Термоэлектрический генератор идеально подходит для выживания в случае стихийных бедствий, поскольку позволяет производить электроэнергию из легкодоступного источника — огня. Солнечную энергию можно получить только днем, а сбор лунного света неэффективен и требует создания дорогой линзы, энергию ветра возможно получить не в любой день. Огонь — это мощный и опасный источник энергии, поэтому будьте осторожны при использовании устройства и остерегайтесь горячей части радиатора и т.д.

Шаг 1: Необходимые детали

  1. 1х Элемент Пельтье (термоэлектрический преобразователь)
  2. Алюминиевый радиатор среднего размера (я достал свой из старого ПК)
  3. Толстый электрический кабель двух цветов (опционально)
  4. Входные и выходные разъемы/гнезда, предварительно купленные или изготовленные (для ввода и вывода энергии) (опционально)
  5. Проектный корпус, частично теплозащищенный, если возможно. Используйте изоляционный материал, металл, фольгу и т.д. (опционально)
  6. Термопаста (опционально), алюминиевая фольга (желательно)
  7. Резак для резки тонких металлов
  8. Ножницы по металлу
  9. Разные отвертки (для закручивания винтов корпуса и входов/выходов)
  10. Разные винты и болты (для крепления металлических пластин и радиатора)
  11. Паяльник и припой (опционально) для надежного крепления
  12. Аккумуляторная батарея низкой или средней мощности (для подзарядки)
  13. Термоусадочные трубки для защиты проводов от тепла (необходимо)
  14. 1х блокирующий диод, чтобы предотвратить обратную зарядку.
  15. 2 алюминиевые банки (металлическая пластина)
  16. Толстая медная проволока
  17. Цифровой мультиметр

Все, что отмечено как опциональное, не обязательно к сборке термогенератора, но будет полезным, например корпус для аккумулятора и блокирующий диод.

Шаг 2: Конструирование

Построить корпус и тепловой генератор электричества довольно просто.

Во-первых, отрежьте от алюминиевых банок дно и крышку и разрежьте получившиеся куски пополам. Сложите 4 куска вместе и, прижав, вырежьте отверстия в углах для гаек. Прижмите листы гайками. Основа для устройства готова.

Если имеется термопаста, намажьте её на радиатор и основу, используя старую кредитку. Вам нужен квадрат размером с элемент Пельтье для выработки электричества. Поместите элемент Пельтье холодной стороной к радиатору, а горячей к алюминию. Проверить стороны можно подключив модуль к двум батареям 1.5v и потрогав каждую из сторон.

Нужно положить модуль между радиатором и алюминиевыми листами и немного вдавить в термопасту. Теперь, используя плоскогубцы, нужно обернуть медную проволоку вокруг выпирающих частей радиатора и под болтами на алюминиевой основе. Это соединит радиатор, основу и элемент Пельтье друг с другом. Основной блок сделан.

Шаг 3: Тестирование теплогенератора

Я использовал для теста термоэлектрического генераторного модуля одну маленькую свечку внутри оловянной банки, покрытой изоляционной лентой и подставку из металлического корпуса компьютерного вентилятора. В зависимости от количества тепла, мощность будет медленно подниматься и продолжать расти до заданного напряжения.

Также на эффективность влияет охлаждение радиатора, в холодный день радиатор будет остывать быстрее. К устройству могут быть подключены топливная или ракетная печь, этим можно заряжать аккумуляторы или электронные устройства.

На самом деле эта вещь не подходит для повседневного использования, поскольку элемент Пельтье рано или поздно сломается и сделает устройство неэффективным.

В любом случае, оно может использоваться для получения электроэнергии в походе, при экстренных случаях и т.д.

Смотрите видео для тестов и показаний напряжения и скорости его подъема. Тест дома с питанием от свечки. Второй тест с маленькой печкой, в котором видно, что если непрерывно подавать топливо, то за 3-4 минуты можно зарядить батарею или две.

Файлы

Шаг 4: Улучшения

Возможные следующие модернизации устройства:

  1. Добавьте еще одну ячейку Пельтье чтобы удвоить выход напряжения.
  2. Подключите Joule Thief или несколько для небольшого увеличения напряжения.
  3. Используйте более качественные теплопроводные материалы, больший радиатор и более толстую алюминиевую или медную плиту в качестве основы.
  4. Можно качественнее закрепить ячейку Пельтье при помощи медной проволоки или термопасты, что улучшит перенос тепла.
  5. Используйте ракетную печь вместо открытых источников огня. Жар ракетных печей локализован, что будет эффективнее заряжать устройства.
  6. Используйте несколько связанных друг с другом устройств, соединив их последовательно над источником огня, чтобы увеличить выход напряжения.
  7. Можно улучшить термоизоляцию на проводах, фольге и изоляционной ленте (ракетные печи, как правило, немного плавят провода)
  8. Сделать запас компонентов и деталей (если что-то сломается или прогорит, всегда можно будет починить устройство)

Как получить электричество из раскалённого металла?

Можно ли запасать энергию, разогрев вещество до очень высокой температуры – порядка 2000°C? Каковы были бы преимущества такой технологии? И какие проблемы стоят на пути её разработки? Ответы на эти жгучие вопросы пытаются найти учёные из этой металлургической лаборатории в Норвегии.

Необходима тщательная подготовка при работе с жидким сплавом, нагретым до 1700°C. Учёные, занятые в этом европейском исследовательском проекте, стремятся выяснить, можно ли получать электричество из тепловой энергии, когда металл раскалён до столь высоких температур. В данном опыте используется железо с добавками кремния и бора.

Учёный-материаловед Мерет Тангстад из Норвежского научно-технического университета поясняет:

– Мы начали с тех материалов, у которых наибольшая разница в энергии в жидком и твёрдом состоянии. Это, пожалуй, главный эффект, который мы изучаем. Он важен, потому что позволит нам запасать очень большую энергию в очень маленьких объёмах.

При таких температурах процесс теплопередачи смещается от проводимости или конвекции к излучению. Но процедура должна быть предельно эффективной, надёжной, стабильной и безопасной, чтобы исключить несчастные случаи, технические сбои и потери энергии. Поэтому необходимо вести мониторинг в реальном времени.

– При высоких температурах всё реагирует со всем, – говорит Наталия Собчак из Польского исследовательского литейного института. – И каждая из этих реакций может вызвать огромные изменения свойств контейнера, он даже может треснуть. В идеале мы ищем условия, которые гарантировали бы контролируемые химические реакции в процессе плавления.

Здесь, в Мадриде, ведутся дополнительные исследования по разработке первых готовых к использованию систем. Учёные рассчитывают, что их работа вскоре позволит создать недорогую тепловую электростанцию, где энергия, полученная из устойчивых источников, будет храниться в системах скрытого накопления тепловой энергии, которые смогут снабжать электроэнергией потребителей.

– Мы можем запасать от одного до двух киловатт-часов на литр, – поясняет Алехандро Датас из института Солнечной энергии. – Это примерно в 10 раз больше, чем позволяет обычная электрохимическая батарея. Вся энергия, которая производится в процессе плавления – это нерастраченная энергия. Она сохраняется в тепловой форме.

Для достижения такого результата, исследователи хотят добиться наибольшей степени преобразования накопленного тепла в электричество. А для этого требуется обратить особое внимание на электроны.

– Когда некий материал достигает определённой высокой температуры, он выделяет электроны, – говорит Даниэль Мариа Трукчи, электроинженер из CNR-ISM. – Наша задача – обеспечить эффективное высвобождение этих электронов при не слишком высокой температуре. Тогда мы сможем добиться максимального преобразования тепловой энергии в электричество. Электроны становятся транспортёрами электричества.

Уже готов первый прототип, который должен продемонстрировать осуществимость всей концепции. В нём используется мало материалов, что упрощает сборку и сокращает затраты на дальнейшее обслуживание. Если испытания пройдут успешно, учёные намерены представить свою разработку на рынке.

– Преимущество небольших систем, которые мы разрабатываем, состоит в том, что за счёт объёма продаж мы сможем увеличить производство и значительно повысить нашу производительность, – поясняет Алехандро Датас. – В краткосрочной перспективе, лет примерно через пять, мы рассчитываем выйти с этой новой технологией на рынок.

Почти идеальное использование фотонов: как получить электричество из «лишнего» тепла

Исследователи из Мичиганского университета создали термофотоэлектрический (TPV) элемент, который рассчитан на работу совместно с недорогим накопителем тепловой энергии. Такая TPV ячейка будет интересна коммунальным службам и организациям, занимающимся созданием масштабных хранилищ энергии. Кроме того, устройство может найти применение в беспилотных летательных аппаратах

, космических зондах и системах децентрализованного тепло- и электроснабжения. А также оно подходит для получения электричества из отработанного тепла.

Термофотоэлектрический элемент подобен солнечной батарее, но для выработки электроэнергии использует свет не от солнца, а от нагретого тела (излучателя). Разработка американских ученых представляет собой TPV ячейку с фотоэлементами из арсенида галлия-индия с воздушным зазором. Она может превращать в электричество большую часть основного светового спектра от излучателя. При этом ее коэффициент отражения составляет 99%, то есть она является почти идеальным зеркалом.

Благодаря такой высокой отражающей способности эффективность преобразования энергии на термофотоэлементе превышает 30% при использовании в качестве излучателя поверхности из карбида кремния с температурой 790 °C.

Для сравнения, у большинства существующих TPV элементов коэффициент отражения составляет 95%, а эффективность лишь немного выше 20%. При этом для нормальной работы им необходим излучатель с температурой от 538 до 1370 °C.

Основная проблема TPV ячеек состоит в том, что многие фотоны, испускаемые излучателем, обладают очень низкой энергией. Они относятся к внеполосному спектру, то есть фотоэлемент не способен преобразовать их в электричество.

Однако ученые нашли способ вернуть такие фотоны обратно в излучатель, чтобы унесенная ими энергия не пропадала. Для этого исследователи разместили под тонкопленочным фотоэлементом металлическое зеркало, а зазор между ними заполнили воздухом.

Зеркало изготовили путем нанесения на кремниевое основание тонкого слоя золота. К нему приварили тонкие полосы из золота, поверх которых закрепили фотоэлемент. Такая конструкция дает возможность легко регулировать величину воздушного зазора, от которой напрямую зависит эффективность отражения фотонов, путем изменения толщины полос золота.

Добавление отражающего слоя и воздушного моста более чем в четыре раза снижает количество фотонов, не поглощаемых фотоэлектрическим элементом, смягчает требования к характеристикам фотоэлемента, что делает возможным применение более дешевых материалов, и позволяет снизить температуру излучателя без потери эффективности. В дополнение ко всему инновационная разработка открывает широкие возможности развития термофотоэлектрической энергетики.

Читайте также: Солнечные батареи с гарантией в 50 лет – реальность. Violet Power рассказала о перевороте в отрасли ВИЭ

Источник: nature. com

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Российские учёные придумали, как недорого преобразовывать тепло человеческого тела в электричество

Преобразование бросового тепла от всевозможных источников в электричество остаётся заветной целью множества учёных коллективов во всём мире. Сегодня тепло рассеивается в окружающем пространстве, тогда как науке давно известны способы получения электричества в ходе химических реакций с нагревом. В изучении таких реакций далеко продвинулись российские физики, которые вчера предложили самую недорогую на сегодня термоэлектрическую технологию.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Как сообщается на сайте НИТУ «МИСиС», российские исследователи в составе международного научного коллектива представили новую экономичную электрохимическую ячейку на углеродной ткани. Именно в этом заключается главная экономия. Вместо обычно задействованных для изготовления термоэлектрохимических ячеек (термоячеек) углеродных нанотрубок, чья цена всё ещё очень высока, российские учёные предложили использовать в качестве электродов углеродную ткань с модифицированной поверхностью. Это на порядок дешевле, чем использовать нанотрубки.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Отметим, в комментариях часто путают термоячейки с термоэлементами Пельтье. Термоячейки работают на эффекте Зеебека и создают течение электрического тока при разности температур, а термоэлементы переносят энергию при прохождении электрического тока — создают разность температур. Ожидается, что термоячейки станут священным Граалем для съёма температур до 100 °С. Например, они обещают оказаться перспективными для преобразования тепла тела человека в электричество для питания носимой электроники.

Российские физики предлагают использовать в качестве термоячейки элементы с электродами из углеродной ткани с покрытием из титана и оксида титана с жидким электролитом на основе ферри- и ферроцианида калия.

В такой ячейке под воздействием тепла происходят восстановительно-окислительные реакции, в ходе которых вырабатывается ток.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

По сравнению с классической ячейкой с солевым мостиком и корпусом типа монетной ячейки новая разработка показала рост производительности до 25,2 мВт/м2, а также КПД в 1,37 %. Кажется мало? Но рекордный КПД в сфере термоячеек всего 3 % и для достижения такого результата необходимы электроды из нанотрубок с наночастицами платины. Электроды, предложенные российскими физиками с коллегами из Нигерии и ряда российских вузов, выходят намного дешевле. Дальнейшая работа будет нацелена на повышение КПД и выходной мощности перспективных термоячеек.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Ученые разрабатывают одежду, которая умеет генерировать электричество

Представьте, что ваша футболка могла бы заряжать ваш телефон во время утренней пробежки. Звучит, как фантастика, но на самом деле это вполне реально — главное, надеть правильную футболку.

Ученые разрабатывают одежду, которая умеет генерировать электричество

Вероника Елкина

Исследователи Малагского университета и Итальянского технологического института разработали футболку, которая может вырабатывать электричество за счет разницы между температурой тела ее владельца и окружающей среды. Она может превращать тепло, которое выделяет ваше тело во время пробежки, ходьбы или занятий спортом, и разницу между этим теплом и более прохладной температурой воздуха в тепловую энергию.

Тепловая энергия окружает нас повсюду — ее вырабатывает солнце, когда нагревает атмосферу, и конфорка, нагревающая кастрюлю с водой. Есть и избыточное тепло — то есть, неиспользуемое тепло, которое выбрасывают в атмосферу машины, электрические процессы и даже люди. Все это неиспользуемое тепло можно превратить в тепловую энергию.

Для использования такого тепла нужен термоэлектрический эффект, который позволяет конвертировать разницу температур в электрическое напряжение. Если подключить два проводника и нагреть один из них, то электроны начнут перемещаться к холодному концу, создавая ток. Некоторые материалы могут быть проводниками и превращать разницу температур в энергию. Футболка, разработанная исследователями, делает именно это — собирает тепло, исходящее от тела, которое контрастирует с температурой воздуха, и производит из него электричество.

Обычно термоэлектрические материалы собирают излишки тепла, производимые автомобилями или промышленными процессами. Самые распространенные материалы, которые используются для превращения тепловой энергии в электрический ток, являются довольно редкими и не слишком безопасны для окружающей среды (например, теллур — материал, по редкости не уступающий золоту и платине). Такие материалы очень дорогие, жесткие и ядовитые, поясняет Хосе Алехандро Хередия, работник кафедры молекулярной биологии и биохимии в Малагском университете и один из авторов проекта. Поэтому они не подходят для создания одежды.

Фото: Малагский университет

Хередия и другие исследователи хотели создать «гибкий, биоразлагаемый и пригодный для носки материал, который способен генерировать электричество просто за счет разницы между температурой тела и окружающей среды». Поэтому они использовать дешевую замену популярным материалам, например, углеродные наночастицы.

Нужно было как-то прикрепить этот материал к частицам — для этого исследователи взяли томатную кожуру. «Можно сказать, это биологический клей, — объяснил Хередия. — Кроме того, кожура представляет собой дешевые отходы пищевой промышленности. Так что мы даем им вторую жизнь».

В итоге у исследователей получился раствор из кожуры томатов и углеродных наночастиц, который можно распылить на обычную футболку и получить «электронную ткань». Тестирование показало, что раствор неплохо выдерживает стирку, но в будущем ученые сделают улучшенную версию, которая сможет пережить полный цикл стирки и глажки.

Чтобы показать работу электронной ткани исследователи прикрепили к футболке провода с помощью электропроводной ленты. В итоге футболка смогла включить светодиод. Пока что ткань не может хранить вырабатываемую энергию, но исследователи собираются решить в будущем эту проблему.

«Мы считаем, что такую ткань можно использовать для выработки электричества в экстремальных ситуациях (например, в космосе или на военных заданиях), — говорит Хередия. — Но, возможно, если ее доработать, то электронной ткани найдется применение в индустрии моды». В ткань можно встроить дополнительные элементы — например, лампочки, сенсоры и Wi-Fi.

Исследователи разрабатывают способ, с помощью которого электронная ткань будет заряжать мобильные телефоны или светиться. Такая технология может пригодиться в сфере носимых устройств, обеспечивая питание медицинским сенсорам, умным часам и слуховым аппаратам. Термоэлектрическая ткань, способная охлаждать тело владельца, может использоваться для создания спортивной одежды, офисной мебели и даже автомобильных кресел. Исследователи шутят, что однажды из такой ткани можно будет сделать даже нечто вроде костюма Железного человека.

Источник.

Найден новый способ превращения тепла в электричество

Уже достаточно давно человечество умеет превращать один вид энергии в другой. Скажем, при сжигании угля образуется тепло, которым можно обогревать наши дома, а в двигателе внутреннего сгорания автомобиля углеводородное топливо в виде бензина преобразуется в энергию, позволяющую автомобилю ехать. Но прогресс не стоит на месте и ученые регулярно находятся в поисках новых способов получения энергии, о которых мы вам сообщаем на сайте и в нашем Телеграм-канале. Так, совсем недавно команда экспертов из США представила новый способ превращения тепла в электричество. И он, надо сказать, весьма экстравагантен.

Наука предоставляет массу способов получения энергии. Порой из таких источников, о которых мы даже не догадывались

Как превратить тепло в электричество

По сообщению редакции издание EurikAlert, которое ссылается на исследование опубликованное в журнале Science Advances, группа ученых из Университета штата Огайо придумала, как улавливать тепло и превращать его в электричество. Причем использовать для этого можно любой источник тепла: от рассеивающегося тепла от промышленных установок и до выхлопов автомобилей.

Благодаря нашему открытию мы потенциально сможем более эффективно использовать ресурсы и получать больше электрической энергии из тепла, — сказал соавтор работы Джозеф Хереманс, профессор механики и аэрокосмической техники, занимающийся также исследованиями в области нанотехнологий в Университете штата Огайо. До сих пор никто не думал, что что-то подобное в принципе возможно.

В основе открытия лежит явление электромагнетизма (которое известно достаточно давно). Простой пример: когда одна сторона магнита нагревается, другая сторона остается холодной и наращивает свой потенциал. Из-за нарастания потенциала появляется избыток энергии, который можно преобразовать в электричество. Но есть одна проблема. Магниты при нагревании «теряют магнитную силу» и размагничиваются поэтому грубо говоря, для создания электричества из тепла магнит можно использовать «лишь один раз».

Читайте также: Tesla представила очень мощные модульные батареи для хранения солнечной энергии

Тут на помощь приходят парамагнетики. Парамагнетики — это вещества, которые намагничиваются под воздействием магнитного поля, но при этом не теряют после прекращения воздействия эту, грубо говоря, «магнитную силу». И, что важно, парамагнетики устойчивы к воздействию тепла. Но и тут есть проблема: парамагнетики по сравнению с обычными магнитами «очень слабые» и до сегодняшнего дня считалось, что они не способны вырабатывать энергию.

Мы обнаружили, что это не совсем так. Мы нашли новый способ создания термоэлектрических полупроводников на основе парамагнетиков. Традиционные термоэлектрические системы, которые появились около 20 лет назад, слишком неэффективны и дают нам слишком мало энергии.

Совместив парамагнетики с полупроводниками, ученые создали интересное устройство: с одной стороны парамагнетики могут, нагреваясь и охлаждаясь, генерировать энергию. С другой стороны — полупроводниковые материалы позволяют использовать полученную энергию. Как заверяют ученые, электричество можно как запасать в обычных аккумуляторных батареях, так и сразу же пускать на питание электронных устройств и компонентов.

Под направленным воздействием магнитного поля парамагнетики приобретают магнитные свойства

Исследователи уверены, что их разработка может пригодиться именно на промышленном производстве, где потери рассеивающегося тепла довольно высокие и в таких масштабах установка по преобразованию тепла в электричество покажет наибольшую эффективность. Например, при переплавке стали отходящее тепло можно использовать для питания различных установок завода, что снизит конечную стоимость продукции.

Постройте термоэлектрический генератор, подобный тем, которые используются для миссий в глубоком космосе

Как вы можете видеть по вольтметру, я получаю 1,2 милливольта. Это немного, но кое-что. (Если вам интересно, масса на горячей пластине прижимает соединение медь-сталь вниз для обеспечения хорошего контакта).

То, что вы видите, – это эффект Зеебека (названный в честь Томаса Зеебека). Два разных металла вместе при двух разных температурах могут создавать электрический ток.Эффект более выражен при большей разнице температур, и некоторые комбинации металлов работают лучше, чем другие, но вот он, ваш термоэлектрический генератор.

На самом деле, вы можете сделать генератор лучше, используя полупроводник вместо двух разных металлов, но двухметаллический вариант построить намного проще. Вот демонстрация полупроводника. Устройство зажато между двумя алюминиевыми ножками, одна ножка находится в горячей воде, а другая – в холодной. Выход из устройства идет в небольшой электродвигатель сверху.

Итак, как это работает? Почему из-за разницы температур (для разных металлов) возникает электрический ток? Я не буду вдаваться в подробности полной истории , так как это займет слишком много времени. Но вот мой суперкороткий ответ: у электрического проводника есть свободные заряды, которые могут перемещаться (в некоторой степени). Когда вы прикладываете электрическое поле, эти заряды перемещаются и создают электрический ток. Обычно мы думаем об этих зарядах как об электронах, но это может быть что-то еще. Если вы возьмете металл и сделаете один конец горячим, а другой – холодным, электроны на горячей стороне будут иметь больше энергии и двигаться дальше.Эти более горячие электроны распространяются, и на холодном конце электроны имеют меньше энергии. Степень разделения заряда зависит от конкретного металла.

Теперь возьмем другой металл с двумя концами при разных температурах. Но поскольку этот металл отличается от первого, у него будет другое разделение заряда на горячем и холодном концах. Когда эти разные металлы соединяются вместе, они образуют батарею – не очень хорошую батарею, но все же это как батарея. И бум – вот и твой термоэлектрический генератор.

Если вы думаете о создании термоэлектрического генератора для питания вашего дома, у меня плохие новости. Эти вещи очень неэффективны. Чтобы извлечь из них что-то полезное, нужны довольно большие перепады температур. Однако есть и хорошие новости. Эти термоэлектрические генераторы не имеют движущихся частей. Отсутствие движущихся частей означает, что они маленькие и довольно надежные. И поэтому они используются в некоторых космических кораблях (например, «Вояджер», «Кассини» и др.). Чтобы изменить температуру, космический корабль будет использовать радиоактивный источник, который остается очень горячим – вот и все. Так работает ваш радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). Это как скрепка и генератор из медной проволоки, только лучше.

Улавливание тепла, которое иначе было бы потеряно – ScienceDaily

Международная группа ученых выяснила, как улавливать тепло и превращать его в электричество.

Открытие, опубликованное на прошлой неделе в журнале Science Advances , может способствовать более эффективному производству энергии из тепла в таких вещах, как выхлопные газы автомобилей, межпланетные космические зонды и промышленные процессы.

«Благодаря этому открытию мы сможем производить больше электроэнергии из тепла, чем мы делаем сегодня», – сказал соавтор исследования Джозеф Хереманс, профессор механической и аэрокосмической инженерии и выдающийся ученый в области нанотехнологий в Университете штата Огайо. . «Это то, о чем до сих пор никто не думал, что это возможно».

Открытие основано на крошечных частицах, называемых парамагнонами, – битах, которые не совсем магниты, но несут некоторый магнитный поток. Это важно, потому что магниты при нагревании теряют свою магнитную силу и становятся парамагнитными.Поток магнетизма – то, что ученые называют «спинами» – создает тип энергии, называемый термоэлектричеством с увлечением магнонов, то, что до этого открытия нельзя было использовать для сбора энергии при комнатной температуре.

«Когда-то считалось, что если у вас есть парамагнетик и вы его нагреете, ничего не произойдет», – сказал Хереманс. «И мы обнаружили, что это неправда. Мы обнаружили новый способ разработки термоэлектрических полупроводников – материалов, преобразующих тепло в электричество. Обычные термоэлектрики, которые у нас были за последние 20 лет или около того, слишком неэффективны и дают нам слишком мало энергии, поэтому они не очень широко используются.Это меняет это понимание ».

Магниты являются важной частью сбора энергии из тепла: когда одна сторона магнита нагревается, другая сторона – холодная сторона – становится более магнитной, создавая вращение, которое толкает электроны в магните и создает электричество.

Парадокс, однако, заключается в том, что когда магниты нагреваются, они теряют большую часть своих магнитных свойств, превращая их в парамагнетики – «почти, но не совсем магниты», как называет их Херманс. Это означает, что до этого открытия никто не думал об использовании парамагнетиков для сбора тепла, потому что ученые считали, что парамагнетики не способны собирать энергию.

Однако исследовательская группа обнаружила, что парамагноны выталкивают электроны только на одну миллиардную миллионную долю секунды – достаточно долго, чтобы парамагнетики могли стать жизнеспособными сборщиками энергии.

Исследовательская группа – международная группа ученых из штата Огайо, Университета штата Северная Каролина и Китайской академии наук (все они являются равными авторами в этой журнальной статье) – начала тестирование парамагнонов, чтобы выяснить, могут ли они при правильных обстоятельствах , произвести необходимый отжим.

По словам Херманса, они обнаружили, что парамагноны действительно производят спин, который толкает электроны.

И это, по его словам, может сделать возможным сбор энергии.

Аспирант штата Огайо Юаньхуа Чжэн также является автором этой работы. Исследование проводилось в партнерстве с дополнительными исследователями из Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США при поддержке Национального научного фонда, Управления научных исследований ВВС США и США.С. Министерство энергетики.

История Источник:

Материалы предоставлены Государственным университетом Огайо . Оригинал написан Лаурой Ареншилд. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Новый способ производства электроэнергии из тепла

Вы когда-нибудь слышали о парамагнонах? Возможно, нет, но на них стоит еще раз взглянуть – по крайней мере, так думают исследователи из Университета штата Огайо. В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances , международная группа ученых из штата Огайо, Университета штата Северная Каролина и Китайской академии наук раскрывает новый способ получения энергии из выхлопных газов автомобилей, межпланетных космических зондов и промышленных процессов. .

«Благодаря этому открытию мы сможем производить больше электроэнергии из тепла, чем мы делаем сегодня», – сказал соавтор исследования Джозеф Хереманс, профессор механической и аэрокосмической инженерии и выдающийся ученый в области нанотехнологий в Огайо. Государственный университет Огайо. «Это то, о чем до сих пор никто не думал, что это возможно».

Итак, где же в игру вступают парамагноны? Эти крошечные частицы обладают магнитным потоком, который имеет решающее значение для процесса генерации энергии.Они работают, вращаясь, чтобы произвести вид энергии, называемый термоэлектричеством магнонного увлечения, которое, как ранее думали ученые, не способно собирать энергию при комнатной температуре. Но эти исследователи доказали, что это не так.

«Когда-то считалось, что если у вас есть парамагнетик и вы его нагреете, ничего не произойдет», – сказал Хереманс. «И мы обнаружили, что это неправда. Мы обнаружили новый способ конструирования термоэлектрических полупроводников – материалов, преобразующих тепло в электричество.Обычные термоэлектрики, которые у нас были последние 20 лет или около того, слишком неэффективны и дают нам слишком мало энергии, поэтому на самом деле они не получили широкого распространения. Это меняет это понимание ».

Чтобы преобразовать тепло в электричество, команда использовала спин, создаваемый парамагнонами, которые способны толкать электроны – ключевую характеристику, необходимую для сбора электричества. Предыдущие направления мысли дисквалифицировали парамагнонов как собирателей энергии, потому что считалось, что магниты теряют свои магнитные способности при нагревании.Но оказывается, что парамагноны достаточно отличаются от магнитов тем, что они толкают электроны только на одну миллиардную миллионную долю секунды и, следовательно, не нагреваются настолько, чтобы потерять свой магнетизм.