Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Фото: Изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, показывает полости субмикронного масштаба, сформированные в виде пленок из выровненных углеродных нанотрубок. Полости захватывают тепловые фотоны и сужают полосу пропускания, превращая их в свет, который затем может быть преобразован в электричество. (Принадлежит: Naik Lab)
Фото: Изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, показывает полости субмикронного масштаба, сформированные в виде пленок из выровненных углеродных нанотрубок. Полости захватывают тепловые фотоны и сужают полосу пропускания, превращая их в свет, который затем может быть преобразован в электричество. (Принадлежит: Naik Lab)

Преобразование тепла в свет, а затем - в электричество

Энергоэффективность и энергосбережение

Опубликовано: 14.11.2019

Обновлено: 04.05.2020

 3185

«Тепловые фотоны - это фотоны, излучаемые горячим телом». «Если посмотреть на что-то горячее с помощью инфракрасной камеры, то можно увидеть, что оно светится. Камера показывает эти термически возбужденные фотоны»

Изобретение представляет собой гиперболический тепловой излучатель, способный поглощать интенсивное тепло, которое, в противном случае, уходило бы в окружающую среду, сжимать его в узкую полосу пропускания и излучать в виде света для дальнейшего преобразования в электричество.

Это открытие служит продолжением другого исследования, проводившегося в Технической школе Брауна при Университете Райса еще в 2016 году, когда был найден простой метод для создания сильно выровненных, пластинчатых пленок из плотно упакованных углеродных нанотрубок.

Отработанное тепло

Дискуссии привели к тому, что было принято решение посмотреть, можно ли использовать эти пленки для направления «тепловых фотонов».

«Тепловые фотоны - это фотоны, излучаемые горячим телом». «Если посмотреть на что-то горячее с помощью инфракрасной камеры, то можно увидеть, что оно светится. Камера показывает эти термически возбужденные фотоны».

Инфракрасное излучение - это компонент солнечного света, который доставляет тепло на планету, но это лишь малая часть всего электромагнитного спектра.

«Любая горячая поверхность излучает свет в виде теплового излучения». «Проблема в том, что тепловое излучение широкополосное, а преобразование света в электричество эффективно только в том случае, если излучение находится в узкой полосе. Задача состояла в том, чтобы сжать широкополосные фотоны в узкую полосу».

Пленки из нанотрубок предоставили возможность изолировать средние инфракрасные фотоны, которые, иначе, были бы потрачены впустую. Это может мотивировать к широкому использованию отработанного тепла, которое составляет около 20% всего промышленного потребления энергии.

Углеродные нанотрубки могут переносить тепло

«Самый эффективный способ превращения тепла в электричество сейчас - это использование турбин и пара или какой-либо другой жидкости для приведения их в действие». «Они могут выдавать почти 50-процентную эффективность преобразования. Не многое из того, что известно на сегодня, может приблизиться к такой эффективности, но эти системы сложны для внедрения».

Выровненные углеродные нанотрубки остаются термически стабильными до 1600°C и проявляют крайнюю анизотропию: проводящий в одном направлении и изолирующий в двух других направлениях - эффект, называемый гиперболической дисперсией. Тепловые фотоны могут столкнуться с пленкой, прилетев с любого направления, но уйти только через одно.

Такая крайняя анизотропия приводит к исключительно большой фотонной плотности в среднем инфракрасном диапазоне, проявляясь в виде сильных резонансов в полостях глубины субволнового размера.

«Вместо того чтобы переходить от тепла непосредственно к электричеству, путь идет сначала от тепла к свету и уже потом к электричеству». «На первый взгляд кажется, что два этапа были бы более эффективными, чем три, но, в этом случае, это не так».

Добавление излучателей к стандартным солнечным элементам может повысить их эффективность с нынешнего пика около 22% до 80%. «Сжимая всю отработанную тепловую энергию в небольшую спектральную область, можно очень эффективно преобразовывать ее в электричество». Кроме того, нанофотонные тепловые излучатели с большой фотонной плотностью могут значительно повысить эффективность радиационного охлаждения и рекуперации отработанного тепла.

Подробнее о технологии можно прочитать в статье ACS Photonics.

 

Источник: Rice University

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Выбор между комфортом и энергоэффективностью помещения

Выбор между комфортом и энергоэффективностью помещения

Обновлено: 05.02.2020
 732
Фото: Dave Kelley с сайта Pixabay

Капельная конденсация в масле ускоряет передачу тепла

Обновлено: 04.05.2020
 1574
Определение и область применения вермикулита

Определение и область применения вермикулита

Обновлено: 03.07.2020
 1119

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  636
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  640
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  606

    Популярные категории

    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Системы отопления и охлаждения55
    • Природные ресурсы, экология и строительство91
    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Альтернативная энергия57

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.