Новое термоэлектрическое устройство способно генерировать электроэнергию практически всю ночь, поглощая энергию темной и холодной среды. В демонстрации концепции оно производило 25 милливатт энергии на квадратный метр, что достаточно для работы небольшого светодиода. Благодаря использованию доступных инструментов устройство легко масштабируется.
Производство электроэнергии из зелёных источников за последние десятилетия стимулировало развитие ряда прикладных наук и технологий. Солнечные элементы обеспечили эффективный коммерческий путь для достижения этой цели днем, но генерация возобновляемой энергии ночью остаётся сложной задачей.
Интеграция солнечных элементов с аккумуляторными батареями для накопления дневной энергии повышает общую стоимость системы. Кроме того, установку солнечных панелей ограничивает практически неизменная интенсивность солнечного излучения и доступные для этого места.
Исследователи из Калифорнийского и Стэнфордского университетов создали устройство, вырабатывающее электричество в ночное время при помощи темноты и холода. Устройство доступно по цене и подходит для областей с ограниченным солнечным светом.
Как это работает?
Устройство функционирует с помощью радиационного охлаждения — пассивного метода. Верхняя сторона устройства, направленная вверх, отдает тепло окружающей среде посредством теплового излучения. Отдавая часть тепла атмосфере, устройство остывает до температуры ниже температуры воздуха вокруг.
Термоэлектрический генератор имеет корпус из полистирола, обшитый алюминиевым майларом и инфракрасным ветрозащитным покрытием. В декабре исследователи испытали это устройство на крыше при ясной погоде.
Его положили на стол на высоте трех футов от уровня крыши. Устройство извлекало тепло из окружающей атмосферы и выделяло его в атмосферу через чёрный излучатель. При помощи разницы температур оно могло производить большое количество электроэнергии.
В ходе эксперимента исследователи присоединили термоэлектрический модуль к повышающему преобразователю напряжения. Полученное устройство работало за счет белого светодиода и обеспечивало выходную мощность до 25 милливатт на квадратный метр в течение шести часов работы.
Благодаря улучшенной конструкции устройство можно сделать в двадцать раз мощнее, чем показанные 25 мВт/м. 2 до 0,5 Вт/м 2.
Для достижения цели исследователям необходимо ограничить нагрев устройств радиационного охлаждения (для улучшения теплоотдачи) и разместить их в более сухих и жарких регионах.
В заключение, команда представила способ производства небольших объемов электроэнергии посредством радиационного охлаждения ночью с использованием доступных и недорогих инструментов. Первичное доказательство идеи обошлось в 30 долларов.
Электричество можно применять для работы маломощных датчиков в удалённых местах, где срок их функционирования определяется термоэлектрическим модулем, срок службы которого может превышать срок службы батарей в разы.
Источник: