Тепловой двигатель представляет собой термофотоэлектрический элемент, похожий на фотоэлемент солнечной батареи, который улавливает высокоэнергетические фотоны и преобразует их в электричество. Устройство было создано в Массачусетском технологическом институте(MIT) и Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL). Ток вырабатывается из источника, нагретого до температуры от 1 900 до 2 400 °C. Статья с описанием результатов исследования была опубликована MIT News.
На данный момент новое устройство успешно прошло испытания и продемонстрировало производительность более 40%, что выше, чем у современных паровых двигателей, которые в среднем преобразуют 35% тепла в электричество. Классические паровые турбины, которые использовались на протяжении веков, состоят из движущихся устройств и не могут работать при таких высоких температурах.
Альтернативные паровые турбины, которые не имеют движущихся частей, создаются из полупроводников с определенным энергетическим зазором. Когда такой материал поглощает высокоэнергетический фотон, он запускает электрон через этот зазор. Таким образом, электричество вырабатывается без вращающихся роторов или лопастей.
Правда, до недавнего времени термофотоэлектрические элементы имели мощность около 20%, максимум – 32%.
Инженеры NREL и MIT собрали термофотовольтаический элемент, состоящий из двух типов сплавов с высокой и низкой энергетической щелью, под которые был помещен слой полированного золота. Испытания проводили на устройстве площадью 1 квадратный сантиметр и рассчитывали его эффективность. В диапазоне температур от 1900 до 2400 °C оп показал КПД 40%. Ученые предлагают использовать такие устройства в системах хранения возобновляемой энергии.
