90% da eletricidade na Terra vem do processo de conversão de calor da queima de combustíveis fósseis e reações nucleares ou armazenamento de energia solar. Todos esses processos são realizados com equipamentos sofisticados e sujeitos a desgaste. Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e do laboratório NREL propuseram uma alternativa incrível para tudo isso - motores térmicos de estado sólido sem partes móveis com eficiência recorde.
“Um dos benefícios dos conversores de energia de estado sólido é que eles podem operar em temperaturas mais altas com menores custos de manutenção porque não possuem partes móveis”, disse um dos principais autores do estudo. “Eles apenas ficam lá e geram eletricidade de forma confiável.”
Os cientistas usaram materiais semicondutores, a partir de várias camadas das quais criaram uma célula termofotovoltaica (termofotovoltaica, TPV) semelhante às células fotovoltaicas de uma bateria solar convencional. Como em uma célula solar, as camadas de uma célula termofotovoltaica absorvem fótons não apenas de luz visível, mas emitidos por um material de armazenamento quente.
A primeira camada do elemento TPV proposto por cientistas americanos absorveu fótons com a energia mais alta, a segunda com energia visivelmente mais baixa e a terceira camada - na forma de uma placa de ouro - refletiu a radiação térmica residual de volta ao armazenamento de calor , evitando que vaze sem uso. Um elemento experimental com lados de 1 cm apresentou uma eficiência recorde para motores térmicos de estado sólido - mais de 40%, o que é superior à média para geradores convencionais de turbina a vapor (35%).
A transição para células termofotovoltaicas operando na faixa de temperatura de 1900 a 2400 °C ajudou a alcançar alta eficiência. Para elementos TPV propostos anteriormente com uma temperatura de refrigeração mais baixa, a eficiência não foi superior a 20%.
Segundo os cientistas, uma usina baseada no princípio proposto será comercialmente viável com uma área de elementos a partir de 1000 m2. O acumulador de calor pode ser aquecido com grafite por radiação solar. À noite e em dias nublados, o calor pode ser convertido em eletricidade simplesmente conectando células termofotovoltaicas à rede. Essa tecnologia tornará o mundo sem emissões nocivas no setor de energia, os cientistas têm certeza.
2022-04-14 19:07:51
Autor: Vitalii Babkin