Ученые обратят тепло от микросхем в электричество // 22 Января 2013

Тепло, излучаемое системным блоком персонального компьютера или автомобильным двигателем, является ничем иным, как впустую потраченной энергией. Сотрудники Массачусетского технологического института (MIT) заняты разработкой новой, максимально эффективной методики сбора тепла и его преобразования в полезную электрическую энергию.

Согласно теории, показатель эффективности преобразования тепла в электричество не может превышать некоего максимального значения, известного как КПД тепловой машины Карно. Впрочем, ни одно из существующих на данный момент термоэлектрических устройств не приблизилось к этому показателю ближе, чем на десятую долю. Сотрудники MIT утверждают, что предлагаемое ими решение позволяет повысить эффективность устройств как минимум до 40 процентов от КПД машины Карно, а потолок составляет невероятные 90 процентов.

Вместо того чтобы заняться усовершенствованием уже существующих устройств, профессор Питер Хагельштейн (Peter Hagelstein) и его коллеги решили разрабатывать новую технологию с нуля. Исследователи подвергли тщательному анализу достаточно простую систему, в которой для генерирования энергии используется устройство с одной квантовой точкой. Так называется особый тип полупроводника, в котором электроны и дырки, используемые для передачи электрических зарядов, крайне ограничены во всех трех измерениях. Ученые уверены, что изучение различных аспектов работы такой системы поможет в дальнейшем спроектировать совершенный преобразователь тепла в электричество.

Нынешним производителям термоэлектрических преобразователей приходится выбирать между эффективностью преобразования и вырабатываемой мощностью. Инновационная разработка избавит компании от такого выбора. Сотрудники университета уверены, что увеличить количество вырабатываемой энергии можно путем уменьшения пространства между теплой поверхностью и преобразующим устройством. В основу эксперимента было положено недавнее открытие профессора MIT Ганга Чена (Gang Chen), который доказал, что передача тепла между близко расположенными поверхностями может оказаться более эффективной, чем это предполагалось в теории.

Ученые опубликовали статью (платный доступ) о результатах своих исследований в периодическом научном издании Journal of Applied Physics.

По материалам сайта Gizmag.