Різні механізми, електричні та електронні пристрої виробляють досить велику кількість тепла, яке досить важко використовувати в корисних цілях. І якби на світі з’явилися генератори електроенергії, здатні працювати на низькопотенційної теплової енергії, це вирішило б не тільки згадану вище проблему, така технологія стала б ідеальним рішенням для постачання енергією малоспоживаючих пристроїв інтернету речей, портативних комп’ютерів, медичних датчиків і багато чого іншого.
На світі існують так звані термоелектрогенератори, пристрої, що працюють за рахунок різниці температур між їх частинами і виконують пряме перетворення в електричну енергію проходить крізь них потоку тепла. Однак, ефективність таких перетворювачів досить низька і для їх нормальної роботи потрібна досить велика різниця температур. Основна заковика з термоелектрогенераторами полягає вматеріале для їх виготовлення, який повинен одночасно мати високу електричну провідність і низьку теплопровідність, що є взаємовиключним поняттям.
За кілька останніх років різні наукові групи продемонстрували, що ефективність термоелектричного перетворення може бути значно збільшена за рахунок використання різних квантових ефектів. На основі деяких видів квантових точок вже були створені зразки селективних енергетичних фільтрів і теплових машин, ефективність яких максимально наблизилася до теоретичної межі, встановленої законами термодинаміки. Однак, всі ці дослідні зразки демонстрували свою максимальну ефективність при температурах, близьких до температури абсолютного нуля, що автоматично ставить хрест на можливості їх практичного використання.
Однак, дослідники з швейцарського науково-дослідного інституту empa, що є частиною швейцарського федерального технологічного інституту (swiss federal institute of technology, eth) придумали спосіб перетворення в квантові точки ділянок графенових нанолент. Більш того, згідно з результатами попередніх розрахунків, на базі таких графенових квантових точок можна буде створити тепловий двигун, ефективно працює навіть при кімнатній температурі.
В даний час швейцарські дослідники вже домоглися стабільної роботи графенових квантових точок при температурі до -123 градуси цельсія, що набагато вище температури роботи квантових точок, використаних для термоелектричного перетворення раніше. І в своїх подальших дослідженнях вчені збираються об’єднати графенові наноленти в єдиний тепловий двигун і змусити працювати його при кімнатній температурі.
Для реалізації такої масштабної затії вченим будуть потрібні нові методи і технології, які дозволять маніпулювати нанолентами, розміри яких обчислюються нанометрами. Розробка цих методів і технологій, плюс розробка необхідної супутньої вимірювальної техніки ведеться зараз фахівцями швейцарського науково-дослідного центру компанії ibm.
Якщо всі роботи будуть йти згідно з наміченими планами, то крихітний тепловий двигун на чіпі, що працює при кімнатній температурі, буде створений протягом наступних кількох років. Мало того, що такий двигун буде здатний ефективно перетворювати в електроенергію низькопотенційне тепло, його робота може бути легко інвертована, перетворюючи все це в високоефективний охолоджувач.
ключові слова: графен, квантова, точка, тепловий, двигун, температура, ефективність, термоелектричний, генератор
першоджерело
інші новини по темі:
Створена нова наноплівка, ефективно перетворює непотрібне тепло назад в ел …
Квантові точки дозволять перетворити назад в енергію тепло, що виробляється е …
Дослідники інституту aist підняли ефективність низькотемпературних термо …
Термоелектричні генератори, що працюють при кімнатній температурі, скоро …
