Энергоинформ / Новости /
Новости мира Энергии за 2007 год
/ Ток из тепла
22.02.2007. Ток из тепла
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
(Arunava Majumdar) 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 30o 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.
Источник: popmech.ru, Independent Media Sanoma Magazines
