Электростанции из графеновых нанонитей

В Empa Микаэль Л. Перрин исследует крошечные электростанции, сделанные из графеновых нанолент, для выработки электричества из тепла.

Машины и электроприборы часто производят избыточное тепло, но его трудно использовать. Если бы из этого тепла можно было вырабатывать электричество, то получился бы устойчивый метод производства энергии. Ученый Микаэль Л. Перрен исследует этот подход с графеновыми нанонитями в Швейцарской федеральной лаборатории по испытанию и исследованию материалов Empa в Швейцарии.

Идеальное решение для носимых устройств

Подход к выработке электроэнергии из отработанного тепла идеально подходит для энергосберегающих приложений, таких как портативные устройства для медицины и спорта (носимые устройства), а также для недорогих устройств интернета вещей, например, для умного дома или транспорта. Если все пойдет хорошо, то в ближайшие несколько лет может появиться решение этой проблемы.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Уже существуют термоэлектрические генераторы, которые вырабатывают электроэнергию, используя разницу температур. Однако их эффективность невысока. Для лучшей отдачи электроэнергии потребуются материалы, которые хорошо проводят электричество, но в то же время имеют низкую теплопроводность. Как правило, это взаимоисключающие требования.

Исследователи по всему миру работают над этой проблемой, и в последние годы им удалось выяснить, как можно значительно улучшить термоэлектрическое преобразование. Ключевым моментом является использование квантовых эффектов. Если, например, используются квантовые точки, которые действуют как очень селективные энергетические фильтры, эффективность значительно возрастает и даже достигает пределов теоретически возможного. Препятствием здесь является то, что квантовые машины должны быть охлаждены до температуры на несколько градусов выше абсолютного нуля. Пока что этот подход не нашел практического применения.

Именно в этом заключается работа Микаэля Л. Перрена. Он является научным сотрудником отдела транспорта на наноразмерных интерфейсах лаборатории Empa. Там ему удалось разработать термоэлектрический генератор, работающий при комнатной температуре. У Микаэля Л. Перрена возникла идея использовать графеновые нанонити, которые были впервые синтезированы в другом отделе Empa. В течение нескольких лет исследователи работали над созданием электронных устройств из этих нанонитей.

Перрен продемонстрировал свойства квантовых точек в различных графеновых нанонитях. Некоторые из них стабильны до температуры минус 123 °C, что гораздо выше, чем раньше. После этого успеха исследователи теперь хотят интегрировать эти графеновые нанонити в квантовый тепловой двигатель и заставить его работать при комнатной температуре. Для этого необходимы специальные технологии производства и специализированные измерительные системы.

Если все получится, Перрин сможет разработать крошечную электростанцию на чипе в ближайшие несколько лет. Это позволяет преобразовывать отработанное тепло в электроэнергию и эффективно охлаждать с помощью обратного процесса. За свой проект исследователь получил престижный " Стартовый грант ERC" от ЕС, а также один из 32 грантов Eccellenza от Швейцарского национального научного фонда (SNSF). опубликовано econet.ru по материалам energyload.eu

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet