Die Sonnenstrahlung erwärmt tagsüber die Erdoberfläche und Objekte darauf erheblich, aber nachts entweicht die Wärme in erheblichen Mengen in den Weltraum. Es wäre verlockend, diese Energie in den Nachtstunden zur Stromerzeugung zu nutzen, und es wird daran gearbeitet. Wissenschaftler der University of New South Wales (UNSW Sydney) haben zum zukünftigen Durchbruch auf dem Gebiet der Stromerzeugung im Infrarotbereich beigetragen.
Ein Forscherteam, darunter das ARC Center of Excellence, verwendete ein stromerzeugendes Gerät namens „Thermostrahlungsdiode“, das der Technologie ähnelt, die in Nachtsichtbrillen verwendet wird. Die durch die neuen Experimente erzeugte Energiemenge ist gering und entspricht ungefähr 0,001 % der Kapazität einer typischen Solarzelle, aber der Machbarkeitsnachweis ist signifikant.
„Wir denken normalerweise an Lichtemission als etwas, das Energie verbraucht, aber im mittleren Infrarotbereich, wo wir alle mit Strahlungsenergie leuchten, haben wir gezeigt, dass es möglich ist, elektrische Energie zu gewinnen“, sagte einer der Autoren der Studie . „Wir haben noch nicht das Wundermaterial, das die Thermostrahlungsdiode alltagstauglich machen wird, aber wir haben einen Proof of Principle geliefert und sind gespannt, wie sehr wir dieses Ergebnis in den kommenden Jahren verbessern können.“
Um das Konzept zu beweisen, dass Energie durch den Prozess der Wärmestrahlung von einem Thermogenerator mit einer Temperatur höher als die Umgebungstemperatur erzeugt werden kann, verwendeten die Wissenschaftler Fotodioden auf Basis der HgCdTe-Verbindung (Quecksilber, Cadmium und Tellur). Beide Messungen wurden im photoelektrischen und im Thermostrahlungsbereich durchgeführt, und es wurden theoretische Berechnungen durchgeführt, einschließlich kritischer strahlungsloser Prozesse (klassische Thermodynamik).
Es stellte sich heraus, dass bei einer Temperaturdifferenz von nur 12,5 °C eine maximale thermoradiative elektrische Leistungsdichte von 2,26 mW/m2 für eine Fotodiode aufgezeichnet wurde, die nahe 4,7 µm emittiert, mit einer geschätzten Strahlungseffizienz von 1,8 %. Diese Daten reichen aus, um in Zukunft eine hohe Strahlungseffizienz von Halbleitern im mittleren Infrarotbereich für die Umsetzung der Energieerzeugung durch Thermostrahlung zu erwarten, aber es gibt noch Arbeit und Arbeit in dieser Richtung.
2022-05-17 13:30:28
Autor: Vitalii Babkin