С того момента, как исследователям удалось извлечь практически бесплатную энергию из солнечного излучения, прошло очень много времени. Разработанные специалистами солнечные батареи давно стали частью систем электроснабжения разного масштаба, но солнечные панели оказались не настолько эффективными, как ожидалось. Следующей ступенью в развитии этого направления альтернативной энергетики могут стать термогенераторы.

Солнечная энергия

Панели, способные превращать солнечную энергию в электрическую, стали большим прорывом в технологиях. Они известны уже давно, и всё это время разработчики трудились над их совершенствованием. В итоге им удалось повысить эффективность солнечных батарей, получая с той же площади большее количество энергии, но этого слишком мало. Достаточно эффективные солнечные панели должны иметь ещё большую площадь, чтобы удовлетворить потребности современного человека. Если исследования специалистов Японского Национального института материаловедения увенчаются успехом, появится гораздо лучшее решение – термогенераторы, которые можно будет использовать в качестве части энергосистемы.

Сам по себе термогенератор не является каким-то новшеством. Он основан на эффекте передачи энергии между нагретой и холодной поверхностями. Переход энергии к холодной поверхности всегда сопровождается перемещением электронов. Суть термогенератора состоит в сборе электронов и преобразовании их в электрический ток. Японским инженерам из NIMS удалось усовершенствовать этот процесс и повысить количество получаемой энергии.

Термогенератор на солнечной энергии

По замыслу разработчиков, источником энергии станет солнечная энергия, которая и будет нагревать термогенератор. Работа генератора не потребует никаких дополнительных затрат энергии и не будет производить выбросы в атмосферу. Структуру самого термогенератора сделали четырёхслойной. Первый слой поглощает солнечную радиацию, нагревающую горячую часть пластины. Односторонний нагрев вызывает температурный градиент, на стыке которого находится ферримагнитный слой. В нём из-за разницы температур возникает магнитное поле, индуцирующее спиновый ток в соседнем слое, парамагнитном. В свою очередь, парамагнитный слой служит генератором, преобразующим спиновый ток в электрическое напряжение.

Ферримагнитный слой состоит из иттрий-железного граната, а для парамагнитного использовалась платина. Для охлаждения термогенератора используется последний слой, состоящий из гадолиний-галлиевого граната. Он преобразует накопившееся тепло непосредственно в инфракрасное излучение, уходящее в атмосферу. Пока что созданная конструкция является всего лишь прототипом, демонстрирующим возможность существования самого принципа. Схема ещё малоэффективна, но исследователи работают над её совершенствованием. Если им удастся увеличить выработку энергии, они получат генератор, питающийся солнечной энергией. По словам специалистов, теоретически это процесс можно приспособить для работы с любым источником тепла, даже с обеденной тарелкой.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!