Лого Сделано у нас
49

Электричество из тепла: ученые СПбПУ создали эффективный генератор

 © scientificrussia.ru

Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого по заказу индустриального партнера разрабатывают термоэлектрический генератор нового поколения, который в десятки раз эффективнее имеющихся на рынке аналогов. Готовый продукт будет внедрен в производство к концу 2021 года. Проект реализован в рамках программы НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии».

Термоэлектрический генератор представляет собой устройство, которое переводит тепловую энергию в электрическую, что очень актуально, особенно в связи с мировым трендом на декарбонизацию. Исследователи Политехнического университета разработали концепцию создания такого генератора, содержащего в основе сложную углеродную наноструктуру, внутри которой при нагревании происходят квантовые электродинамические процессы, запускающие термоэлектрическую генерацию.

«Мы нагреваем структуру, которая создаётся определенным образом и имеет сложную стехиометрию. В такой структуре при нагреве запускаются процессы взаимодействия электронной подсистемы и структурной подсистемы (решётки). В результате созданная нами углеродная наноструктура начинает генерацию электронов. В результате такого квантово-физического взаимодействия при термическом воздействии возникает электрический ток», — отмечает Ольга Квашенкина, директор НТЦ «Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности» (НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии»).

Научный коллектив завершил теоретические изыскания, связанные с эффективностью устройства. Ученые построили цифровую модель и провели испытания также в «цифре», что значительно сократило время на разработку технологии. Затем результаты моделирования были проверены в ходе экспериментов, реализованных посредством атомно-силовых микроскопов, различных типов спектрометров и созданного специально для этой разработки комплекса исследовательского оборудования. Сейчас проект находится на стадии прототипирования в «железе». Устройство очень малогабаритное, в корпусной сборке будет иметь небольшие размеры (5*2 миллиметра, 1 миллиметр в высоту).

 © scientificrussia.ru

«Использование термоэлектрического генератора актуально не только для бытовых нужд, но и для промышленности. Например, устройство помещается на поверхность турбинного двигателя, который может нагреваться до полутора тысяч градусов, и это тепло, переходя в электрическую энергию, и питает датчики, предназначенные для мониторинга состояния систем этого двигателя, — продолжает Ольга Квашенкина. — Что касается бытового применения, сейчас мы работаем над тем, чтобы устройство смогло заряжать приборы с малой энергоёмкостью — электронные часы, светильники, системы полива комнатных растений и тому подобные девайсы. В дальнейшей перспективе будем стремиться к формату портативных термоэлектрических зарядок для мобильных телефонов».

Устройство отличается высоким КПД — для выработки тока, достаточного для зарядки бытовых приборов, хватает нагрева от системы центрального отопления. Предполагается, что термоэлектрический генератор устанавливается около батареи или монтируется в систему отопления, и получаемая электроэнергия идет к электрической разводке и заряжает небольшие приборы. Благодаря малым габаритам устройство может быть переносным. Одним из ключевых моментов является безопасность этой системы как для пользователя, так и для электронного оборудования, которое подключается к этому устройству.

В настоящий момент система спроектирована, в том числе для работы в режиме очень высоких температур, поскольку созданная учеными углеродная наноструктура крайне термоустойчива. Это является несомненным плюсом для применения устройства в промышленности. Кроме того, для промышленного применения устройства предполагается использование тугоплавких проводников и тугоплавкого корпуса. Что касается бытовой эксплуатации, то для генерации электричества устройству будет достаточно температуры комнатных батарей. Т. е. в данном случае особых требований к материалам для корпуса не будет предъявляться, следовательно, устройство возможно будет сделать финансово доступным для обычных потребителей.

Сейчас ученые готовят два патента на изобретения.

Источник информации и фото: Управление по связям с общественностью СПбПУ

Разместила Ирина Усик

https://scienti...ivnyj-generator

Читайте также...

Вступайте в наши группы и добавляйте нас в друзья :)

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!
  • 2
    Нет аватара BRO
    07.10.2113:42:19

    Отличный прибор, хочу такой же.

    • 0
      Нет аватара BRO
      07.10.2113:49:09

      В современных ТЭЦ/АЭС тепловая энергия нагревает воду, которая затем вращает турбину генератора. Интересно насколько мы далеки от того, чтобы не нагревать воду и не вращать турбину, а вырабатывать электроэнергию сразу, с помощью подобных приборов?

      • 0
        d-rs.livejournal.com d-rs
        07.10.2119:15:33

        Надо думать, технически не далеки, но по экономике очень даже далеки. «Сложные наноструктуры» до таких масштабов раздуть будет супер дорого.

        • 0
          Нет аватара BRO
          07.10.2119:36:56

          Может быть не как замена, а как дополнительные элементы для повышения кпд. Градирни на станциях тепло в окружающии среду выдают, а эти штуки могут с относительно небольших температур выдывать энергию. Но согласаен нужно считать экономическую целеособразность.

          • 1
            Strange Hunter Strange Hunter
            08.10.2108:13:10

            Термоэлектрические преобразователи всё равно надо с одной стороны охлаждать, так что без градирен никак.

      • 0
        Arsenic Arsenic
        07.10.2123:54:30

        КПД термоэлектрических генераторов очень мал.

  • 1
    DKerr DKerr
    07.10.2116:22:18

    Интересно! Только в заголовке создали, а в тексте разрабатывают

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,