Физик из Швейцарии создаст квантовый генератор, превращающий тепло в электричество

Фото: кадр из видео

Швейцарские федеральные лаборатории материаловедения и технологий (Empa) работают над созданием первого в мире электрогенератора с использованием квантовых точек. О таком проекте сообщает сайт Phys.org.

За последние годы несколько научных групп доказали, что процесс преобразования отработанного тепла в электричество можно значительно улучшить благодаря квантовым технологиям.

Физику Микаэлю Перрину удалось "заставить" графеновые наноленты вести себя подобно квантовым точкам при -123 градусах Цельсия (эта температура значительно выше той, при которой проводились ранние тесты). В ближайшие годы ученый планирует создать миниатюрный генератор на чипе, который сможет не только превращать тепло в электроэнергию, но и охлаждать устройства.

Машины и электронные устройства часто выделяют отработанное тепло, которое пропадает впустую, хотя может быть устойчивым и экологичным источником электроэнергии, пусть и в небольших количествах. По мнению исследователей, такая технология идеально подойдет для маломощной носимой электроники или устройств Интернета вещей, таких как датчики разного предназначения.

Термоэлектрические генераторы, устройства, вырабатывающие электричество за счет разницы температур, уже существуют, но их эффективность крайне низка. Для производства большего количества электроэнергии нужны материалы, которые могут одновременно проводить много электроэнергии и мало тепла — эти требования часто исключают друг друга.

Решением проблемы могут стать квантовые точки, выступающие в роли энергетических фильтров. В предыдущих исследованиях ученые добились повышения эффективности преобразования энергии — некоторые из них даже приблизились к максимальным показателям, которые допускают законы термодинамики. Главной преградой стала температура, ведь квантовые двигатели могут работать лишь при −273,15 по Цельсию.

Исследователи из Empa намерены создать квантовый генератор, работающий при комнатной температуре. Микаэль Перрин получил два гранта и продолжит свои исследования в лаборатории, где имеется самое современное оборудование для определения термоэлектрических характеристик квантовых тепловых двигателей. Размер графеновых лент составляет всего несколько нанометров, поэтому нужно придумать специальные технологии их изготовления — этим занимаются специалисты Центра нанотехнологий Биннига и Рорера в Исследовательском центре IBM в Рюшликоне. Кроме того, требуются специальные системы для измерения эффективности преобразования энергии.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform