Ученые из Мичиганского университета совершили прорыв в технологии хранения энергии из возобновляемых источников. Их новое термофотоэлементное устройство достигло рекордной эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую - 44%. Для сравнения, КПД паровых турбин на электростанциях составляет около 35%.
Основной проблемой возобновляемых источников энергии, таких как солнечные и ветряные электростанции, является их непостоянство. Новая разработка позволит накапливать избыточную энергию в виде тепла, а затем преобразовывать ее обратно в электричество по мере необходимости.
Как это работает?
Термофотоэлемент работает по схожему с солнечными батареями принципу, но использует инфракрасное излучение, испускаемое нагретым материалом, вместо видимого света. В данном случае ученые применили карбид кремния в качестве теплового аккумулятора, но возможна замена и на другие материалы.
Полученные при нагреве тепловые фотоны частично поглощаются специальным полупроводником, преобразуясь в электричество. Для повышения эффективности система использует отражающий слой из золота, который направляет часть фотонов обратно к полупроводнику и теплоаккумулятору, увеличивая вероятность их преобразования.
Достигнутая эффективность в 44% значительно выше, чем у существующих аналогов, работающих при той же температуре. Разработчики уверены, что в будущем этот показатель можно будет довести до 50%.
Главным преимуществом термофотоэлементных устройств является их безопасность и относительно низкая стоимость по сравнению с литий-ионными батареями. Несмотря на меньшую эффективность, данная технология позволит более эффективно использовать возобновляемые источники энергии и обеспечит надежное хранение избыточной энергии.
Результаты исследования опубликованы в журнале Joule.
