Infrapunasta uusi energialähde?

12.03.2014

Harvard School of Engineering and Applied Sciencesin (SEAS) fyysikot ovat mielessään kehitelleet laitetta, joka kerää energiaa maan infrapunasäteilystä ulkoavaruuteen.

Auringon lämmittämä planeettamme on lämmin verrattuna avaruuden kylmään tyhjiöön. Tutkija toteavat, että viime aikojen teknologisten edistysaskelien ansiosta tämä lämmön epätasapaino saattaa pian muuntua tasavirtatehoksi ​​(DC).

Menetelmässä tehoa tuotetaan säteilemällä, eikä absorboimalla. Se on hieman outoa sillä sen sijaan että pyydystetään tulevaa näkyvää valoa, laite voisi tuottaa sähköä vapauttamalla infrapunavaloa avaruuteen.

Erilaisia ​​mahdollisuuksia osoittaakseen, tutkimusta vetäneen Federico Capasson ryhmä ehdottaa kahta erilaista emissiivistä energian harvesteria. Toinen niistä muistuttaa aurinkolämpövoimalaa ja toinen aurinkosähkökennoa mutta ne molemmat toimisivat vastasuuntaisesti.

Ensimmäisen tyypin laitteeseen kuuluisi "kuuma" levy maan ilmakehän lämpötilassa, ja sen päällä "kylmä" levy. Ylöspäin oleva kylmä levy olisi valmistettu emissiivisestä materiaalista, joka jäähdyttää säteilemällä lämpöä taivaalle.

Käytännön mittaustensa perusteella tutkijat laskevat, että levyjen välinen lämpöero voisi tuottaa muutaman watin neliömetriä kohti, sekä päivällä että yöllä. Kuitenkin pitää "kylmä" levy viileämpänä kuin ympäristön lämpötila olisi vaikeaa, mutta tämä laite enemmänkin havainnollistaa perusperiaatteen: lämpötilaerot generoivat työtä.

harvard-infrapuna-uusi-energialahde-t-250.jpgToinen ehdotettu laite perustuu lämpötilaeroihin nanomittakaavan elektronisissa komponenteissa kuten diodeissa ja antenneissa.

Kuvan A komponenttien virtapiiri voi spontaanisti puskea virtaa jompaankumpaan suuntaan sähköisestä kohinasta johtuen. Mutta kun diodi kuvassa C on korkeammassa lämpötilassa kuin vastus, se puskee vain virtaa yhteen suuntaan.

Capasson ryhmä ehdottaa, että jos vastuksen sijalla olisi mikroskooppinen antenni, joka säteilee maan infrapunasäteilyä kohti taivasta, se jäähdyttäisi elektroneja ainoastaan tässä osassa piiriä. Näin saataisiin sähkövirtaa suoraan säteilyprosessista, ilman makroskooppisen objektin välivaiheen jäähdytystä.

Harvardin ryhmä toteaa, että heidän tutkimuksensa selkeyttää jäljellä olevia haasteita. Puuttuu esimerkiksi tähän tarkoitukseen sopiva infrapunadiodi. Vaihtoehtoina on tutkittu uudenlaisia ​ballistisia ja tunneloivia ​diodeja, jotka pystyvät käsittelemään pienempiä jännitteitä.

Toinen vaihtoehto olisi lisätä piirikomponenttien impedanssia, mikä nostaa jännitettä enemmän käytännön tasolle. Lisäksi diodin pitäisi toimia infrapunan taajuuksilla.

Vaikka alkuun oli epäselvää olisiko menetelmä edes mielekäs niin laskelmat ja kokeilut ovat osoittaneet ratkaisun rajoitteet ja tekniset mahdollisuudet toteavat tutkijat laitoksensa tiedotteessa.

12.02.2025Porttiohjattavilla kaksiulotteisilla TMD:llä spintronisia muisteja
11.02.2025Omavoimainen älyanturi poistaa haavanhoidon kivun
11.02.2025Printattavia monimolekyylisiä biosensoreita
10.02.2025Muisti-innovaatiot tasoittavat tietä EU:n tietotekniikan riippumattomuudelle
08.02.2025Vetyä vaikka merivedestä
07.02.2025Kaksin aina kaunihimpi
07.02.2025THz-aaltojen polarisaatiota moduloimaan
07.02.2025Vaihtovirtakipinöinnin ohjaamista äänellä
06.02.2025Akustisia ja magnetorisistanssin ilmiöitä
06.02.2025Nanopuolijohteista luodut valoa kiertävät materiaalit

Siirry arkistoon »