Любой источник тепла можно превратить в источник электроэнергии – без паровых котлов, турбин и прочих громоздких сооружений.
Как
известно, основная часть электроэнергии вырабатывается за счет сжигания
ископаемого сырья. Полученное при этом тепло используется, например,
для образования пара, который крутит турбину, присоединенную к
генератору. Таким образом, главным методом получения
электричества является непрямое преобразование тепла, сопряженное с
весьма существенными энергетическими потерями. «На производство 1 ватта
полезной энергии в среднем тратится около 5 ватт тепла, из которых 4
уходят на разогрев окружающей среды. Если бы нам удалось хотя бы
незначительно уменьшить эти потери, это означало бы огромную экономию
топлива и существенное снижение выбросов углекислого газа», — поясняет
Арунава Майумдар из Калифорнийского университета в Беркли.
Между
тем метод прямого преобразования тепла в электроэнергию известен аж с
первой половины XIX века, когда Томас Зеебек установил, что
избирательное нагревание (или охлаждение) точки контакта двух
проводников, имеющих различные химические свойства, сопровождается
появлением электродвижущей силы (термо-ЭДС). Попросту говоря, на
противоположных концах проводников возникает напряжение, а если их
замкнуть, в цепи начнет течь электрический ток. Именно на этом принципе
работает термопара — нехитрый прибор, применяемый для измерений
температуры. Простейшая термопара состоит из двух стержней разного
металла, спаянных на одном конце. По изменению напряжения на
противоположных концах стержней можно судить об изменении температуры в
точке их соединения.
Попытки приспособить феномен термо-ЭДС для
получения электричества предпринимались неоднократно. Соответствующие
устройства, называемые термоэлектрическими конверторами, довольно
активно разрабатывались в течение последних 50-ти лет и даже нашли свое
применение в некоторых областях промышленности. Однако для массового
производства электроэнергии они явно непригодны. Во-первых, КПД подобных
преобразователей не поднимается выше 7%, в то время как у паровых
турбин это показатель достигает 20%. А главное — эффективной термопаре
требуются редкие металлы — висмут, теллурий, платина и др. Это
обстоятельство делает термоэлектрические конверторы очень дорогими и
весьма непрактичными устройствами.
Однако специалисты из
Калифорнийского университета сумели получить эффект термо-ЭДС с помощью
искусственно синтезированной органической молекулы, соединяющей два
металлических проводника. По мнению ученых, это означает настоящий
прорыв в преобразовании тепла в электричество: органика очень дешева и
проста в производстве. В ходе экспериментов ученые соединяли пары
золотых проводников через прослойки из трех различных органических
соединений — бензен-дитиола, дибензен-дитиола и трибензен-дитиола. Затем
один из проводников начинали нагревать для создания разницы в
температурах. На каждый градус разницы исследователи регистрировали рост
напряжения в 8,7 мкВ для первого, 12,9 мкВ для второго, и 14,2 мкВ для
третьего соединения, соответственно. Максимальная разница температур,
достигнутая в ходе тестов, составила всего 30О по Цельсию.
«Эти
цифры могут показаться не слишком значительным, однако они вполне
доказывают правильность нашей концепции. Органическое термоэлектричество
сделало свой первый шаг," — заявил Прамод Редди (Pramod Reddy), один из
участников исследования. В ближайшее время ученые намереваются
протестировать ряд других органических соединений и металлов, чтобы
добиться более выраженного эффекта термо-ЭДС.
Материалы публикуемые на "НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ" это интернет обзор российских и зарубежных средств массовой информации по теме сайта. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения.
Мнение администрации сайта и Ваше мнение, может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций. Администрация не несет ответственности за достоверность и содержание материалов,которые добавляются пользователями в ленту новостей.
