Электричество из тепла: российские ученые создали передовой генератор

МОСКВА, 7 окт — РИА Новости. Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разрабатывают термоэлектрический генератор нового поколения, который будет в десятки раз эффективнее имеющихся на рынке аналогов. Готовый продукт будет внедрен в производство к концу 2021 года.

Термоэлектрический генератор представляет собой малогабаритное устройство (в корпусной сборке будет иметь размеры 5x2 миллиметров), переводящее тепловую энергию в электрическую. Это крайне актуально в связи с мировым трендом на декарбонизацию. Генератор, разработанный исследователями СПбПУ, содержит сложную углеродную наноструктуру. Внутри структуры при нагревании происходят квантовые электродинамические процессы, запускающие термоэлектрическую генерацию.

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУ

1 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУ

2 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУ

3 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУ

1 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУ

2 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУ

3 из 3

"В нагреваемой структуре, которая имеет сложную стехиометрию, запускаются процессы взаимодействия электронной подсистемы и структурной подсистемы (решетки)", — пояснила директор НТЦ "Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности" (НЦМУ СПбПУ "Передовые цифровые технологии") Ольга Квашенкина.

По ее словам, в результате такого квантово-физического взаимодействия при термическом воздействии возникает электрический ток.

Как сообщили РИА Новости в университете, научный коллектив завершил теоретическую часть работы, связанную с эффективностью устройства. Ученые построили цифровую модель и провели виртуальные испытания, что существенно сократило время на разработку технологии. Затем результаты моделирования были проверены экспериментальным путем с помощью атомно-силовых микроскопов, различных типов спектрометров и комплекса исследовательского оборудования, созданного специально для этой разработки. В настоящее время проект находится на стадии прототипирования в "железе".

«

"Использование термоэлектрического генератора актуально не только для бытовых нужд, но и для промышленности: например, устройство помещается на поверхность турбинного двигателя, который может нагреваться до полутора тысяч градусов, и это тепло, переходя в электрическую энергию, питает датчики, предназначенные для мониторинга состояния систем двигателя", — сообщила Ольга Квашенкина.

При этом она отметила, что в бытовом плане устройство сможет заряжать приборы с малой энергоемкостью — электронные часы, светильники, системы полива комнатных растений и пр. "В перспективе мы будем стремиться к формату портативных термоэлектрических зарядок для мобильных телефонов", — добавила она.

По оценкам ученых, устройство отличается высоким КПД: для выработки тока для зарядки бытовых приборов хватает нагрева от обычных батарей. Предполагается, что термоэлектрический генератор устанавливается около комнатной батареи или монтируется в систему отопления, и получаемая электроэнергия идет к электрической разводке, заряжая небольшие приборы. Система безопасна как для пользователя, так и для электронного оборудования, которое к ней подключается.

Как планируют ученые, устройство будет финансово доступно для обычных потребителей. Благодаря малым габаритам оно может быть переносным. В настоящее время ученые готовят два патента на изобретения. Проект реализован в рамках НЦМУ СПбПУ "Передовые цифровые технологии".