Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Нові реле захисту від перевантажень
13.12.2017р.

Компанія «Schneider Electric», світовий експерт у керуванні...

Серед перших небезпечних – відходи електричного та електронного обладнання
13.12.2017р.

Фонд «Демократичні ініціативи» імені Ілька Кучеріва...

Литовська компанія планує виробляти сонячні модулі в Україні
13.12.2017р.

Литовська компанія «Global BOD Group» планує заснувати...

Відкрито новий метод отримання електрики
12.12.2017р.

Група канадських інженерів з Альбертського...

Збиратимуть все більше відпрацьованих ламп і батарейок
12.12.2017р.

У 2018 році еко-бус збиратиме відпрацьовані батарейки,...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

1950
10.12.2008р. |
І Сонця не потрібно!

Як відомо, тепло перетворюється в електрику без проміжної механічної роботи за допомогою термопари. Однак є ще один спосіб, менш відомий, але, мабуть, більш перспективний.

Ще приблизно чотири десятки років тому дослідники безрезультатно пробували створити компактні генератори для космічної техніки. Нині цей проект, але вже для наземної техніки – автомобілів – реанімували фізики з Массачусетського технологічного інституту.

Порівняно невелику кількість палива рівномірно спалюють та з його допомогою нагрівають тіло-випромінювач «до білого розжарювання», а точніше – до 1227 0С. Випромінюване тілом дуже яскраве світло спрямовують на фотодіод – «сонячну батарею», яка й виробляє струм. І Сонця не потрібно!

Рис.1 Розрахункова (світло-синій колір) і обмірювана (темно-синій) характеристика фільтра. Шкала внизу – довжини хвиль у мікронах, шкала ліворуч – світлопропускання.

Рис.2 Принцип роботи термофотоелектричного генератора

Щоб така система була не лише працездатною, а ще й мала високий ККД, дослідники скористалися останніми досягненнями у фізиці фотонних кристалів. Фотонні кристали – це періодичні структури з різних матеріалів, товщина шарів в яких дорівнює довжині хвилі світла (наприклад, видимого). Такі періодичні структури мають незвичайні оптичні властивості. Для прикладу, фотонні кристали можуть пропускати через себе визначені частоти хвиль, але при цьому відбивати, наче дзеркало, інші хвилі. Фотонні кристали можуть бути світловими «провідниками», «діелектриками» і «напівпровідниками», де замість струму – фотони.

При нагріванні звичайного тіла і при використанні звичайної фотоелектричної панелі ефективність невисока. І от в лабораторії електромагнітних і електронних систем (LEES) MIT вирішено було для сортування хвиль пристосувати фотонні кристали. Нині в LEES відпрацьовують високоефективність термофотоелектричної системи. Вже створено перші прототипи таких перетворювачів.

Як випромінювач світла дослідники використали так званий двовимірний фотонний кристал, зі структурою поверхні, що подібна на бджолині стільники. Матеріал – тугоплавкий сплав на основі вольфраму. Стільники мають поперечник і глибину «колодязя», співмірні з довжиною хвилі видимого світла. Два розміри розраховані таким чином, що при нагріванні тіла вони підтримують випромінювання на певних частотах і перешкоджають випромінюванню інших хвиль. (Звичайне нагріте тіло світить більш-менш рівномірно в широкому діапазоні різних частот, які цілком утилізувати було б важко) До слова, цей випромінювач виготовлено у вигляді циліндра: довкола нього розташовується сонячна батарея, яка виготовлена на основі антимоніду галію.

Характерною особливістю проекту є проміжний циліндр, встановлений між циліндром-випромінювачем і циліндром «сонячної» панелі. Проміжний циліндр – це так званий одномірний фотонний кристал, який складено з безлічі шарів кремнію (завтовшки 170 нанометрів кожен) і діоксиду кремнію (390 нанометрів). Цей фотонний кристал працює як точний фільтр: хвилі завдовжки менше 1,7 мікрона (величину було визначено з параметрів фотоелектричного перетворювача) він пропускає до батареї, а довші хвилі – відбиває назад до випромінювача. Таким чином, зростає загальний ККД системи: до фотодіода проходять частоти, які він найбільш ефективно «переварює» і перетворює в електричний струм, а відбите фільтром у зворотний бік світло допомагає підтримувати високу температуру центрального тіла – випромінювача.

Випромінювання, що проходить до фотоперетворювача, але все ж таки не перетворюється в струм, призводить до нагрівання фотодіода, тому його потрібно охолоджувати. Це – одна з основних проблем проекту. Однак за розрахунками і результатами перших дослідів з експериментальними установками автори проекту зробили висновок, що теоретично таким способом можна перетворювати енергію палива в електрику з ефективністю до 40-50%, що, мабуть, вище сумарного ККД типового ДВЗ, який працює разом зі звичайним електрогенератором.

Таким чином, використовуючи нагріте тіло, фільтр, який пропускає до батареї лише хвилі, які ефективно перетворює в струм і також є дзеркалом для інших хвиль, та й саму батарею з високоефективних матеріалів, автори досягли хороших показників. На їхню думку, такі установки не замінять звичайних двигунів під капотами автомобілів, але як генератор для бортової мережі були б ідеальні: жодних рухомих частин, рівномірне ефективне згоряння палива, безшумність, високий ККД.

Рис.3 Сотоподібна структура поверхні вольфрамового випромінювача – фотонного кристала. Праворуч: порівняння характеристик випромінювання «просто» вольфраму (синій колір) і фотонного кристала на його основі (червоний). Шкала внизу – довжини хвиль у мікронах, шкала ліворуч – коефіцієнт випромінювання.

Рис.4Порівняння ККД термофотоперетворювача: 1 – на основі звичайного нагрітого тіла і фотокомірки; 2 – те ж, але з проміжним фільтром частот; 3 – з фільтром і селективним випромінювачем на основі фотонного кристала; 4 – те ж, але з ідеальним фільтром. Шкала внизу – температура нагрівання випромінювача в Кельвінах, шкала ліворуч – ККД

Такі генератори могли б проводити струм для автомобілів на стоянці, під час холодів зайве тепло фотокомірки знадобилось би для обігрівання салону, а в спеку генератор міг би з мінімальними витратами забезпечувати струмом кондиціонер. Особливо корисною ця система була б для магістральних тягачів, адже крутити величезні двигуни лише для обігрівання кабіни або підзарядки акумулятора – занадто складно й неефективно.

До речі, компанія Toyota є одним зі спонсорів проекту MIT. Але поки що рішення про застосування термофотогенератора на японських машинах не прийнято.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

http://www.eltema.com.ua/

Теги та ключові фрази
фотонний циліндр, скачать книгу "инженерно техническая и пожарная защита объектов", порно раскази мальчишек 10-11 рокив, трансформатор тока тшл 20000 5, типи електр двигунів, застосування фотонніх кристалів у сонячних єлементах, сонячна батарея на фотодіодах, пщ, Фотонні кристали, генератор вісоких частот 220вольт
Більше статей за тегами


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.