Эффективное преобразование тепла в электричество с помощью термогенераторов GMZ Energy

Существенная часть энергии, например, в автомобилях, рассеивается в виде тепла в атмосфере, как правило, это безвозвратные потери, сопряженные, конечно с лишними расходами. Однако, ученый Ганг Чен, работающий в Массачусетском технологическом институте, что в Кембридже, США, поставил перед собой задачу использовать это расходуемое впустую отработанное тепло для оптимизации энергопотребления.

Традиционно, термоэлектрические материалы , способные конвертировать разность температур в разность электрических потенциалов, обладают низкой энергоэффективностью, что делает их широкое использование нецелесообразным. Но уже в 2004 году Ганг Чен и Карл Ричард Содерберг, благодаря нанотехнологиям , существенно улучшили эффективность одного из таких материалов, что обеспечило возможность создавать более рентабельные термоэлектрические устройства . В 2008 году они улучшили термоэлектрический преобразователь на основе теллурида висмута и сурьмы на 40 процентов.

С целью внедрения технологии, изобретателями была создана компания GMZ Energy . С использованием ранних достижений, был разработан термоэлектрический генератор , способный возвращать тепло, выделяемое транспортным средством, назад в бортовую сеть и так повышать эффективность. Устройство (термоэлектрический генератор ТЭГ) создает разность потенциалов, когда тепло движется через полупроводник от верхней его части к холодной (основание устройства).

В обычных преобразователях такого типа эффективность снижается из-за вибрации электронов, но новшество заключается в преодолении этого пагубного эффекта, и таким образом энергоэффективность возрастает на 30-60 процентов по сравнению с аналогами, поскольку энергия передается исключительно движением электронов, а не вибрацией.

Новейшая модификация термоэлектрического генератора способна выдерживать нагрев верхней его части до 600 градусов Цельсия, при температуре основания в 100 градусов Цельсия. Это позволяет при разнице в 500 градусов Цельсия конвертировать мощность в 7,2 Вт при площади устройства всего в 4 см.кв. Если такой ТЭГ поместить рядом с выхлопной трубой автомобиля, то нагрузка на бортовую сеть будет значительно снижена, а вредные выбросы в атмосферу будут сведены к минимуму.

Недавно при поддержке Министерства энергетики США, ученые представили большой генератор на 200 Ватт , который планируется устанавливать на танки с целью снижения расходов на топливо. Аналогичным образом планируется оптимизация и в автомобильной сфере, где ожидается повышение эффективности благодаря ТЭГ на 5 процентов.

Долгие годы упорной работы помогли ученым, пройдя через ошибки, научиться подбирать нужный материал для каждого конкретного диапазона рабочих температур, чтобы эффективность была наибольшей.

Для коммерческого производства на постоянной основе своих термоэлектрических генераторов, компания GMZ Energy остановилась на сплавах с крепкой кристаллической структурой, обеспечивающей надежную стабильность при высоких температурах. В планах на будущее применение и таких материалов, как теллурид висмута, теллурид свинца, кремний, германий и другие. Своей целью профессор Чень видит стимулирование инноваций, а главное – реализацию передовых идей.

Смотрите также по этой теме: Эффект Пельтье — магическое действие электрического тока