Вироблення енергії з «сміттєвого» тепла підвищили в 100 разів

Група вчених з Університету Колорадо в Боулдері розробила новий елемент для вироблення енергії з розсіюється тепла, яке просто відлетіло б в простір. Нова розробка виявилася в 100 разів краще попередніх подібних пристроїв, але для комерційних цілей ККД елемента необхідно підвищити ще в 100 або 1000 разів.

Виробляти електрику з зовнішнього електромагнітного поля (радіочастотного випромінювання) можуть так звані випрямляють антени або ректенни (rectifying antenna). Вчені створили ректенну для отримання електрики з тепла. У виданні Nature Communications дослідники розповіли про елемент, заснованому на тунельному ефекті. Завдання було поставлене таким чином, що для збору енергії з тепла був потрібний як можна менший за розмірами елемент, але необхідно було вирішити проблему зростання опору в міру зменшення елементів.

Тунельний ефект, якого вчені домоглися на елементі, фактично означає нульове опір переходу електрона і різке підвищення рівня вироблення. Отримати такий ефект дослідники змогли після того, як між контактами переходу створили зазор між двох шарів діелектрика — так звану квантову яму. Підбір зазору і товщини діелектриків був такий, що електрон тунелюватись з одного контакту на інший, як би проходячи крізь стіну.

Вчені протестували масив з більш ніж 250 000 ректенн в формі метеликів, зроблених з нікелю, оксиду нікелю, оксиду алюмінію, хрому та золота, кожна з яких була приблизно 11 нм в довжину і 6 нм в ширину. Було виявлено, що масив показав ефективність перетворення в 100-1000 разів більше, ніж попередні оптичні ректенни.

Незважаючи на високі відносні показники, ККД масиву виявився на рівні 0,001%. «Нам ще належить пройти довгий шлях, — сказала автор дослідження Аміна Белкаді (Amina Belkadi). — Можливо, ми зможемо підвищити ефективність перетворення ще в 1000 разів. При ефективності перетворення від 1 до 2%, з огляду на величезну кількість енергії, що втрачається у вигляді відпрацьованого тепла, люди почнуть розвішувати такі ректенни по стінах». Джерело