Massachusetti Tehnikainstituudis (MIT) töötati välja uudne fotoelektriline seade, mis tarvitab elektri tootmiseks lähteenergiana soojust. Seade muundab soojuskiirguse kindla sagedusega valguseks, mis omakorda langeb elektrit tootvale fotogalvaanilisele rakule. Tekitatud valguse lainepikkust saab häälestada vastavalt raku tundlikkusele.
- Valik MIT välja töötatud ränist mikroreaktoreid. Iga osis sisaldab kaht vastastikust fotoonilist kristalli. Seadmesse kulgevad sisse- ja väljalasketorud, mille kaudu liigub kütus ja selle jääkproduktid. Elektri tootmiseks vajalik valgus saadakse kiibi sees olevate fotooniliste kristallide soendamisel. Tarbereaktoritel oleks mõlema fotoonilise kristalli küljes valgust elektriks muundav fotogalvaaniline rakk.
Tehnoloogia üdiks on valgust väljastava materjali pinnale söövitatud miljardid nanolohukesed (nanoscale pits). Mistahes soojusallikast pärineva energia toimel eraldavad söövitatud lohukesed valgust, mille lainepikkus on pinnasüvendite omaduste abil muudetav.
Töörühm kasutas lohukeste aluspinnana wolframlehte. Üles soojenenuna kiirgab töödeldud wolfram eredat muudetud emissioonispektriga valgust. Iga lohuke wolframi pinnal käitub resonaatorina, mis saab valgust väljastada vaid kindlal lainepikkusel.
Tuginedes uuele tehnoloogiale on MIT teadlased valmistanud nööbisuuruse butaangaasi toitega elektrigeneraatori, mille ühe töötsükli pikkus on kolm korda pikem kui sama raskel liitium-ioon patareil. Seadme laadimine on kiire, seisnedes vaid gaasimahuti vahetamises. Kasutades soojusallikana radioaktiivsete isotoopide lagunemisprotsessi suudaks rakk elektrit toota kuni 30 aastat. Nõnda pika tööeaga aku on ideaalne energiaallikas Päikesest kaugenevatele kosmosesondidele.
Lisaks töötsükli pikale kestvusele on butaanil või propaanil töötava nööpgeneraatori mikro-TVP (micro thermophotovoltaic) „mikroreaktori“ lähteenergiast elektri tootmise efektiivsus võrreldes liitium-ioon patareidega kolm korda kõrgem. Teadlaste arvates võib edasine töö suurendada seadme energiatihedust kuni kolm korda. Selline tulevikuseade suudaks keskmist nutitelefoni toita terve nädala.
Tehnoloogiat on varem kasutatud dioodide ja optiliste fiibrite valmistamisel. MIT-i töörühma innovaatilisus seisneb meetodi rakendamises elektrienergiat tootvatele seadmetele.
Ameerika valitsuse andmetel on 92 % inimkonna tarbitud energiast vähem või rohkem seotud soojusest konverteeritud mehhaanilise energiaga, mille enamusest toodetakse elektrit. Nii töötavad soojuselektrijaamad. Muundavatel süsteemidel on aga madal kasutegur, lisaks on need enamasti väga kohmakad ja piiratud rakendustega.
„Suutlikkus soojusenergiat liikuvate osiste kaasamiseta elektriks muundada on paljulubav väljavaade. Iseäranis kui seda tehakse odavalt, väikestes mõõtskaalades ja suure kasuteguriga,“ sõnab MIT-i teadustöötaja Ivan Celanovic.
Töörühm rõhutab, et töötavate seadmete valmistamine nõuab paljude teadusvaldkondade koostööd. MIT teadlaste sõnul on uue tehnoloogia areng hea näide järjekordsest materjalimaailma avastusest, mis on osutunud edukaks paljudes energia muundamisega tegelevates valdkondades.
Allikas: PhysOrg