Японский термоэлектрический генератор использует для получения энергии тепло солнца и холод космоса

Инженеры из японского Национального института материаловедения создали термоэлектрогенератор нового типа. Общий принцип работы таких устройств заключается в создании тока при самопроизвольном перемещении электронов из более горячей области в относительно холодную. В разработке японских ученых

В разработке японских ученых электричество вырабатывается за счет солнечной энергии с помощью спинового эффекта Зеебека. Он подразумевает использование магнитного проводника, в котором при разнице температур возникают потоки электронов с одинаковым спином.

Новое устройство состоит из четырех слоев. Два верхних прозрачны. Солнечный свет свободно проходит через них к нижним слоям, которые его поглощают. В результате этого верхний слой остается холодным, лежащий снизу — нагревается, а два средних элемента термоэлектрогенератора вырабатывают электричество за счет суммарного температурного градиента.

Основная проблема термоэлектрических генераторов заключается в том, что их холодная часть не может достаточно быстро отдавать тепло, из-за чего разница температур и вместе с ней эффективность устройства снижаются.

В японской разработке этот недостаток устранен за счет особого материала самого верхнего слоя — парамагнетика из гадолиний-галлиевого граната, синтетического камня. Он испускает инфракрасное излучение, которое, не задерживаясь в атмосфере, проникает прямо в космическое пространство.

Второй слой представлен ферромагнитным материалом из железо-иттриевого граната. Он генерирует спиновый ток благодаря воздействию градиента температуры. Третий слой — парамагнетик из платины, преобразующий поток электронных спинов в напряжение. Последний слой покрыт краской, обладающей свойствами абсолютно черного тела, и поэтому максимально эффективно поглощает свет и удерживает тепло.

По словам ученых, лучше всего термоэлектрогенератор работает в ясные погоду, когда солнце сильно нагревает его, а облака не мешают инфракрасным волнам уходить в космос. Но даже после заката устройство вырабатывает электроэнергию, так как тепло в нижних слоях сохраняется некоторое время.

Впрочем, инженеры признают, что производительность существующей версии генератора низкая, поэтому они планируют усовершенствовать конструкцию и подобрать более оптимальные материалы.

Источник: asiaresearchnews.com