Výskumníci z Petrohradskej polytechnickej univerzity Petra Veľkého vyvíjajú nová generácia termoelektrických generátorov, ktoré sú desaťkrát účinnejšie ako ich náprotivky trhu. Finálny produkt sa dostane do výroby do konca roku 2021!
Rôzne modifikácie uhlíkových nanorúrok študujeme už pomerne dlho, viac ako 15 rokov. Nielen pre termoelektrické generátory, ale napríklad aj pre efektívne elektronické autoemitory a rôzne typy snímačov - svetlocitlivé snímače a pod.
Model interakcie tepelného toku a elektronických subsystémov v našej uhlíkovej nanoštruktúre je základom pre vytvorenie špecifického zariadenia - termoelektrického generátora ", - vysvetlila vedúca vývojovej skupiny Olga Kvashenkene, riaditeľka STC „Neurálne predpovedanie materiálov a technológií pre elektronický priemysel“ (NCMU SPbPU „Advanced digital technológie").
Termoelektrický generátor je zariadenie malej veľkosti (rozmery puzdra 5 mm) × (veľkosť 2 mm), ktoré premieňa tepelnú energiu na elektrickú energiu. Zariadenie obsahuje komplexnú uhlíkovú nanoštruktúru.
Na fotografii nižšie môžete vidieť nový termoelektrický generátor.
Pri zahrievaní sa v štruktúre vyskytujú kvantové elektrodynamické procesy, ktoré vedú k termoelektrickej tvorbe. Vo vyhrievaných štruktúrach s komplexnou stechiometriou dochádza k excitácii interakcií elektronických a štruktúrnych subsystémov (mriežok). Táto kvantovo-fyzikálna interakcia vedie ku generovaniu elektrického prúdu prostredníctvom tepelného efektu.
„Termoelektrické generátory sú založené na uhlíkových nanorúrkach, ktoré sa dajú rôznymi spôsobmi modifikovať,“ vysvetľuje Olga Kvashenkina. - Je dobre známe, že uhlík môže byť vo forme diamantov a je takmer ideálnym dielektrikom - Materiál, ktorý nevedie elektrický prúd a je vo forme grafitu, je veľmi dobrým vodičom elektrického prúdu prúd.
Práve na základe týchto dvoch anizotropných uhlíkových kompozitov sú založené naše generátory. Tento kompozit získavame pomocou úplne unikátnej technológie, ktorá nám umožňuje reprodukovať vlastnosti termoelektrického generátora, čo je veľmi dobré pre priemyselné projekty.
Princíp činnosti súvisí so štruktúrou nanokompozitného uhlíkového vlákna použitého v generátore v rôznych stavoch.
Striedanie vodivých a nevodivých stavov toho istého materiálu umožňuje využiť vlastnosti interakcie medzi teplom a prúdením elektrónov. Výpočet tejto interakcie a jej fyzikálna podstata, pozorovaná v termoelektrických generátoroch, je použiteľná pre jednotlivé kvantá tepelného žiarenia a jednotlivých elektrónov, čo nám umožňuje tvrdiť, že kvantové elektrodynamické procesy.
Snaha obsadiť svoje miesto
"Bez akýchkoľvek pochybností možno povedať, že v Rusku ani v zahraničí neexistujú žiadne podobné zariadenia." fungujú na rovnakom konštrukčnom základe ako naše termoelektrické generátory - hovorí Olga Kvašenkin.
Pred začatím akéhokoľvek projektu výskumníci vykonávajú technologické prognózy a snažia sa posúdiť úroveň ich odbornosti v oblasti záujmu v porovnaní so zahraničím. Okrem toho výskumníci analyzujú škálu produktov dostupných na svetovom trhu.
Nuž, budeme sledovať vývoj tohto druhu technológie a čo je najdôležitejšie, aké praktické výhody môže tento druh generátorov priniesť.
Ak sa vám materiál páčil, budem rád za vaše hodnotenie a tiež sa nezabudnite prihlásiť na odber kanála. Ďakujem za tvoju pozornosť!