• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Keraamika ja termofotogalvaaniku kombinatsioon on kasulik

23.10.2013 by Uku Püttsepp Leave a Comment

Termofotogalvaanikute (thermophotovoltaic, TPV) idee on elanud enam kui 50 aastat. Ühe ränisiirdega fotoraku teoreetiline efektiivsuse maksimumpiir on 37,7 %, selle määrab Sockley-Queisseri piir (loe siit). Mitmik-ränisiirde maksimaalne efektiivsus on 87 %. Ent need numbrid on antud ideaaltingimuste jaoks. Termofotogalvaanilise päiksepaneeli efektiivsus oleks ka keskmise ilma korral üle 80 %.

Hoolimata teooriast pole laborites termofotogalvaanikute efektiivsus eriti üle 8% küündinud. Põhiprobleemiks on soojuskiirguri, termofotogalvaanilise elemendi ühe põhikonponendi kesine temperatuuritaluvus. Senini pole leitud piisavalt vastupidavat materjali.

Stanfordi Ülikooli, Illinoisi Urbana Champaign Ülikooli ning Põhja-Carolina osariigi Ülikooli töörühm avastas, et soojuskiirgurites kasutatava volframelemendi vastupidavust tõhustab selle katmine keraamikute materjaliklassi kuuluva hafniumoksiidiga. Teadlaste töö avaldati mainekas ajakirjas Nature Communications.

Hafniumoksiidiga kaetud volframstruktuuri lagunemine kestva kõrge temperatuuri tõttu.

Töös selgus, et nanomeetri täpsusega kasvatatud kihilise hafniumoksiidiga kaetud volfram on stabiilne kuni 1400 0C kraadini. Möödunud prototüüpseadmed lagunesid temperatuuril 1200 0C.

„Tegemist on, nagu numbritestki näha, olulise parendusega nii soojuskiirguri mehaanilisele stabiilsusele kui termofotogalvaanikute teadusele laiemalt,“ selgitas pressiteates Stanfordi Ülikooli rakendusliku elektriteaduse professor Shanhui Fan.

Klassikalise fotogalvaaniku ning termofotogalvaaniku põhiline erinevus on soojuskiirguse allikas. Esimesel juhul on kiirguse allikas Päike.

Õnnetuseks on klassikaline fotogalvaanik vastuvõtlik suuresti vaid infrapunasele kiirgusele. Ülejäänud osa Päikese kiirgusspektrist läheb soojuskao teed. Termofotogalvaaniku soojuskiirgur on päikese ning fotogalvaanilise dioodi vaheetapp. See muudab kõrgema energiaga Päikese kiirguse infrapunakiirguseks, mida fotogalvaaniline diood edasi elektriks muundab.

„Otse öeldes muundame kiirguse dioodile sobivaks,“ seletas Fan pressiteates.

Uus, keraamikuga kaetud soojuskiirgur on eelkäijatest küll stabiilsem, ent stabiilsus ei kesta rakenduslikus mõttes piisavalt kaua.

Temperatuuril 1000 0C töötas kiirgur soovitud viisil üle 12 tunni. 1400 0C temperatuuril katkes töö ligikaudu tunni aja möödudes.

Olgugi, et 1 või 12 tundi töötav päikesepaneel pole kuigi paslik, on need numbrid aparaadi arengus olulised näitajad. Paljud eksperdid arvasid, et eelmainitud temperatuurilävendite saavutamine on sootuks võimatu.

„Nagu öeldakse, räägivad tulemused selget keelt.Näitasime esimestena, et keraamikud parendavad soojuskiirgurite vastupidavust. Avastusest saavad kasu ka teised uurimissuunad, näiteks kõrgtemperatuurne katalüüs ja elektrokeemiline energiatalletus,“ põhjendas artikli esiautor Kevin Arpin.

Allikas: Spectrum.ieee.org

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Kas libisev liiv aitas egiptlastel püramiide ehitada?
  2. 3D prinditud satelliit – kas kosmosetööstuse tulevik?
  3. Kloori tootmine oluliselt väiksema energiakuluga
  4. Valgushajutid – uuenduslik plastkile toetab uusi funktsioone
  5. Hüdrogeel-elektroonika debüüt
  6. Keerukate polümeerist rõngaste arhitektuur nanoskaalas
  7. Kas metallid mäletavad ka nanoskaalas oma kuju?
  8. Kolm elektroni „ühe hinnaga”
  9. Seletati metalli pindade läheduses oleva elektrilise müra iseloom
  10. Mendeljevi tabeli puuduv 117. element lõpuks leitud

Filed Under: Teadusuudised Tagged With: Materjalimaailm

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2023 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in