Каждый год специалисты Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory) представляют результаты своих исследований в области использования людьми различных видов энергии. Согласно этим исследованиям более 60 процентов от используемой энергии выбрасывается впустую в виде тепла. Основная часть этой энергии рассеивается в окружающую среду через дымовые трубы, через выхлопные трубы автомобилей и теряется в ходе различных технологических процессов. Возврат этой теряемой тепловой энергии уже достаточно давно является задачей, над которой бьются различные исследовательские коллективы, и недавно группа исследователей предложила совершенно новый метод сбора тепловой энергии, использование которого позволит в будущем увеличить глобальную энергетическую эффективность, что может привести к существенному сокращению выбросов углекислого газа в окружающую среду.
В большинстве случаев все технологии сбора тепловой энергии основываются на термоэлектрическом эффекте, который позволяет получить разность электрических потенциалов при помощи разности температуры частей устройства. К сожалению, такой подход не всегда обоснован с экономической точки зрения, для создания термоэлектрических генераторов необходимы редкие и дорогие материалы. Для эффективной работы таких генераторов требуется достаточно большая разница температур, которую можно получить далеко не во всех случаях. Исследователи из Стэнфордского университета и Массачусетского технологического института предлагают использовать так называемый термогальванический эффект, который может обеспечивать эффективное преобразование тепла в электричество при достаточно малом температурном градиенте.
Суть термогальванического эффекта заключается в том, что разряженная аккумуляторная батарея нагревается до высокой температуры за счет ненужного тепла, к примеру, от какого-нибудь технологического процесса. Во время нагрева производится зарядка аккумуляторной батареи. По завершению процесса зарядки батарея охлаждается до температуры окружающей среды и разряжается, отдавая свою энергию, которую можно использовать в любых целях. Оказывается, что при таком подходе количество отдаваемой батареей энергии значительно превышает количество энергии, затраченной на ее зарядку и эта разница в количестве энергии получается за счет тепла.
При проведении экспериментов исследователи использовали специальную аккумуляторную батарею, катод которой был изготовлен из гексацианоферрата меди (copper hexacyanoferrate), а анод из чистой меди. При нагреве батареи до температуры в 100 градусов Цельсия и охлаждении до 60 градусов Цельсия эффективность преобразования составила 5.7 процента.
Безусловно, прежде чем такая технология сможет работать на сталелитейных заводах и других предприятиях, выбрасывающих в окружающую среду большое количество тепла, исследователям предстоит проделать еще массу работы. Созданные ими аккумуляторные батареи имеют очень низкий показатель плотности хранения энергии. Кроме этого исследователям придется найти пути существенного ускорения процессов зарядки и разряда. И только после всех этих мероприятий термогальванические технологии смогут начинать конкурировать с термоэлектрическими технологиями, которые пока еще работают несколько эффективней.
Подпишись: