Инженеры из США разработали тепловой двигатель без движущихся частей, который преобразует тепло в электричество с эффективностью более 40%, что выше, чем у традиционных паровых турбин. Разработка позволит создать систему, которая работает только на возобновляемой энергии и не зависит от углеродного сырья, сообщает Массачусетский технологический институт. Подробно разработка описана в журнале Nature.

Тепловой двигатель представляет собой термофотоэлектрический элемент (TPV) – похожий фотоэлектрический элемент солнечной панели, – который улавливает фотоны высокой энергии от раскаленного источника тепла и преобразует их в электричество. Новая конструкция может генерировать электричество из источника тепла с температурой от 1900 до 2400 градусов по Цельсию.

Элемент изготовлен ​​из трех основных слоев. Первый слой улавливает фотоны с самой высокой энергией источника тепла и преобразует их в электричество, в то время как фотоны с более низкой энергией, проходящие через первый слой, захватываются вторым слоем. Любые фотоны, которые проходят сквозь этот второй слой, затем отражаются от зеркального третьего слоя обратно к источнику тепла, а не исчезают в виде потерянного тепла.

Сейчас элемент представляет собой небольшую пластину площадью около одного квадратного сантиметра. Исследователи планируют масштабировать его и включить в тепловую батарею сетевого масштаба. Система будет поглощать избыточную энергию из возобновляемых источников – например, от солнца – и хранить эту энергию в изолированных емкостях. Когда необходима энергия, например, в пасмурные дни, элементы TPV будут преобразовывать тепло в электричество и передавать энергию в электросеть.