Ученые нашли способ разработать материалы, повышающие энергоэффективность, совершив прорыв, который может помочь в борьбе с изменением климата, сделать производство более экологичным и даже избавить ваши умные часы от необходимости заряжать их.

Инновация в области сбора термоэлектрической энергии открывает новый способ использования ранее неиспользованных источников отработанного тепла и преобразования его в электричество.

Термоэлектрические материалы могут превращать разницу температур в электричество. Исследователи из Рединга обнаружили, что если внутри клеток термоэлектрического материала есть движущиеся ионы, тепловой поток будет уменьшен. Это поддерживает горячую и холодную стороны при разных температурах, в то время как электроны могут перетекать от горячей стороны к холодной, что позволяет производить электричество.

Обычно при производстве электричества материалы с движущимися ионами разрушаются. Но материал, описанный в новом исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, нелегко разлагается и может позволить устройствам и генераторам превращать отходящее тепло в полезное электричество более эффективно, чем в нынешних конструкциях.

Исследование возглавил доктор Пас Вакейро с химического факультета Университета Рединга. Она сказала: «Это открытие может помочь справиться с глобальным энергетическим кризисом и внести вклад в борьбу с изменением климата . Примерно две трети энергии, вырабатываемой во всем мире, тратится впустую в виде тепла. Преобразование даже части этого отходящего тепла обратно в полезная электроэнергия поможет обеспечить устойчивое энергоснабжение и сократить выбросы углекислого газа.

«По прогнозам, в 2050 году Великобритании понадобится вдвое больше электроэнергии, чем в 2020 году. О потенциале термоэлектрической технологии известно уже несколько лет, но в настоящее время генераторы дороги и не очень эффективны. Использование новой термоэлектрической технологии, которая более дешевая в эксплуатации и более эффективная, может помочь превратить 48 ТВтч отработанного тепла, которое Великобритания производит каждый год, в электроэнергию и помочь нам на пути к достижению чистого нуля».

Часы и автомобили

Этот прорыв может иметь не только положительные последствия для борьбы с изменением климата, но также может изменить ситуацию к некоторым устройствам и машинам, которые мы используем ежедневно.

В настоящее время термоэлектрические устройства и генераторы дороги и используются только в нишевых приложениях (например, зонды «Вояджер», отправленные НАСА для исследования космоса за пределами Солнечной системы). Однако разработка новых термоэлектрических генераторов может оказать большое влияние на носимые устройства, такие как умные часы, где нынешняя технология основана на батареях, требующих регулярной подзарядки. Устранение этого требования путем сбора тепла тела для выработки энергии может быть не только более удобным, но и сделать носимые технологии более надежными в критически важных приложениях, таких как мониторинг здоровья уязвимых или пожилых пациентов.

Эта разработка может быть полезна для автомобильной промышленности, позволяя автопроизводителям разрабатывать термоэлектрические генераторы, которые используют отходящее тепло для зарядки аккумуляторов электрических или гибридных транспортных средств, повышая их эффективность. Заводы, производящие стекло, сталь или цемент, которые в настоящее время являются углеродоемкими и выделяют большое количество отходящего тепла, также могут получить выгоду от этой технологии.