To urządzenie zamienia ciepło odpadowe w elektryczność

Czy wiedzieliście, iż większość energii, której używamy każdego dnia, zamienia się w ciepło, które po prostu ulatuje w powietrze? Wyobraźcie sobie, iż możemy to ciepło złapać i zamienić z powrotem w użyteczną energię elektryczną. Brzmi dość nieprawdopodobnie? Jednak dla grupy inżynierów z Uniwersytetu Boulder w Kolorado to już niemal rzeczywistość.

To urządzenie to nadzieja na ekologiczną przyszłość

Zespół badawczy, kierowany przez profesora Longji Cui, stworzył urządzenie termofotowoltaiczne (TPV), które potrafi przekształcić promieniowanie cieplne w energię elektryczną. Co więcej, robi to w sposób, który wydawał się niemożliwy do osiągnięcia, łamiąc tzw. limit Plancka – fundamentalne prawo fizyki termicznej, które mówi, iż istnieje maksymalna ilość energii termicznej, którą można wykorzystać z danego źródła ciepła przy określonej temperaturze. Opisywane odkrycie otwiera drzwi do nowych możliwości jego użycia, tym samym zmieniając pogląd, iż jest ono stracone.

Jak to działa?

Urządzenia TPV wykorzystują energię termiczną z wysokotemperaturowych źródeł ciepła do wytwarzania energii elektrycznej. Istniejące konstrukcje są ograniczone przez Prawo Plancka, natomiast nowe jest na tyle kompaktowe, iż zmieści się w dłoni człowieka i pozwala na przekroczenie tych ograniczeń. W ten sposób podwaja gęstość mocy w przeciwieństwie do tradycyjnych urządzeń.

Urządzenie TPV / Źródło: colorado.edu

Sekret tkwi w zastosowaniu szklanego przekładnika, który eliminuje konieczność tworzenia próżni między źródłem ciepła a ogniwem fotowoltaicznym. Dzięki temu energia termiczna może przemieszczać się przez urządzenie bez większych strat, co zauważalnie zwiększa jego wydajność. To także rozwiązanie znacznie tańsze niż dotychczas stosowane w podobnych technologiach.

To odkrycie to krok ku ograniczaniu emisji dwutlenku węgla do atmosfery w przemyśle ciężkim, czyli produkcja szkła, stali czy cementu. Aktualnie są one dużymi konsumentami energii i producentami emisji CO₂. W przyszłości naukowcy planują dalsze badania nad innymi materiałami, które mogą jeszcze bardziej zwiększyć wydajność urządzenia.