Новое термоэлектрическое устройство может производить электроэнергию практически ночью, используя темную, холодную среду. В первоначальном подтверждении концепции, он вырабатывал 25 милливатт энергии на квадратный метр, что достаточно для питания небольшого светодиода. Поскольку в нем используются недорогие инструменты, устройство можно легко масштабировать.
За последние несколько десятилетий производство электроэнергии из зеленых источников стимулировало широкий спектр прикладной науки и техники. В то время как солнечные элементы обеспечили эффективный коммерческий путь для достижения этой цели в течение дня, генерация возобновляемой энергии ночью остается сложной задачей.
Хотя солнечные элементы могут быть интегрированы с батареями для хранения энергии, генерируемой в дневное время, это значительно увеличивает стоимость всей системы. А поскольку излучение Солнца почти фиксировано, места, где можно установить солнечные батареи, ограничены.
Теперь исследователи из Калифорнийского университета и Стэнфордского университета разработали новое устройство, которое может производить электричество ночью, используя темную, холодную среду. Это недорогое устройство может подойти для мест, где недостаточно солнечного света.
Как это работает?
Устройство использует радиационное охлаждение (пассивный механизм охлаждения): верхняя поверхность (обращенная к небу) передает тепло в окружающую среду в виде теплового излучения. Он теряет некоторое количество тепла в атмосферу и достигает температуры ниже, чем окружающий воздух.
Термоэлектрический генератор состоит из полистирольного кожуха, окруженного алюминированным майларом и инфракрасным ветровым покрытием. Исследователи проверили это устройство на крыше под ясным небом в декабре.
Они положили его на стол в 3 футах над уровнем крыши. Устройство извлекало тепло из окружающего воздуха и выбрасывало его в атмосферу через черный излучатель. Используя эту разницу температур, он смог генерировать значительное количество электроэнергии.
Исследователи прикрепили термоэлектрический модуль к преобразователю повышения напряжения и обнаружили, что он пассивно питается белым светодиодом. Затем они измерили выходную мощность в течение 6 часов, и результаты показали, что она вырабатывает до 25 милливатт энергии на квадратный метр.
Благодаря усовершенствованной конструкции устройство может быть сделано в 20 раз более мощным, от продемонстрированных 25 мВт/м2 до 0,5 Вт/м 2.
Чтобы добиться этого, исследователи должны подавить прирост тепла в приборах радиационного охлаждения (что повысит эффективность теплообмена) и установить устройство в более сухом и жарком климате.
Подводя итог, можно сказать, что команда представила замечательную возможность производить небольшие объемы электроэнергии путем радиационного охлаждения в ночное время с использованием готовых недорогих инструментов. Первоначальное подтверждение концепции продемонстрировало затраты за вычетом 30 долларов.
Произведенное электричество также можно использовать для питания небольших датчиков в отдаленных районах, срок службы которых ограничен термоэлектрическим модулем, который может быть на порядок длиннее, чем срок службы батарей.
Источник: