Primul rezonator termic generează electricitate din aer
Oamenii de știință de la MIT (Massachusetts Institute of Technology) au creat un rezonator termic care poate genera electricitate pe baza variaţiilor de temperatură ale aerului. Acesta ar putea fi utilizat pentru alimentarea unor dispozitive cu un consum scăzut de energie electrică, cum ar fi senzorii wireless.
Noul dispozitiv îmbunătățește soluţia constructivă a generatoarelor termoelectrice convenționale care convertesc căldura în electricitate. Acesta nu necesită două surse de căldură cu o temperatură diferită, folosind în schimb un material special care asigură o diferenţă de temperatură între cele două secţiuni de lucru ale dispozitivului care tind să fie în echilibru termic.
Potrivit cercetătorilor de la MIT noul rezonator termic ar putea asigura alimentarea cu energie electrică a unor senzori wireless timp de ani de zile, folosind doar energia electrică generată prin variaţiile de temperatură dintre noapte şi zi.
Rezonatorul termic. Credit: MIT
„Am construit primul rezonator termic. Dispozitivul nostru poate genera energie din variaţiile de temperatură din jurul nostru, acestea fiind o sursă de energie neexploatată până în prezent”, a declarat Michael Strano, unul dintre cercetători.
Credit: MIT
Generarea energiei electrice pe baza variaţiilor de temperatură a făcut obiectul şi altor cercetări, cum ar fi cele ce s-au concentrat pe utilizarea materialelor piroelectrice.
Această nouă tehnică este mai eficientă decât metodele utilizate anterior și ea poate fi adaptată pentru anumite perioade de variație a temperaturii.
La baza funcţionarii rezonatorului termic se află o combinația de materiale speciale: spumă de metal, grafen și o ceară specială denumită octadecan, a cărei stare de agregare se schimbă între solid și lichid pe măsură ce temperatura crește și coboară.
Aceste materiale asigură dispozitivului unele caracteristici termice speciale care se referă la conducția termică (cât de repede se poate răspândi căldura printr-un material) și capacitatea termică (cantitatea de căldură ce poate fi stocată într-un material).
De obicei, materialele cu o conducţie termică mare au o capacitate termică mică, iar cele cu o capacitate termică mare au o conducţie termică mică.
Atunci când cercetătorii au testat dispozitivul la o diferență de temperatură de 10 grade Celsius, aproximativ egală cu diferenţa de temperatură dintre noapte și zi, un mic eșantion din acest material special a generat o tensiune electrică de 350 mV și o putere electrică de 1,3 mW, ceea ce este suficient pentru a asigura alimentarea cu energie electrică a unor senzori mici sau a unor dispozitive mobile de comunicații fără a necesita baterii sau alte surse de alimentare.
În plus, rezonatorul termic poate funcționa în orice fel de condiții meteorologice, chiar și la umbră, atâta timp cât există variaţii de temperatură ambiantă. Acesta ar putea fi montat chiar şi sub panourile solare pentru a utiliza căldura degajată de acestea, afirmă cercetătorii.
În continuare rezonatorul termic va fi testat şi în alte condiţii de funcţionare, utilizând variaţiile de temperatură dintr-un frigider, de exemplu, sau de la unele tipuri de echipamente industriale. O potenţială utilizare a acestui dispozitiv o reprezintă un sistem de rezervă de alimentare cu energie electrică care s-ar putea activa atunci când sursele obişnuite de energie se întrerup.
În cele din urmă am putea vedea chiar roboţi explorând alte planete folosind energia electrică generată cu ajutorul acestui tip de tehnologie. În acest caz variaţiile de temperatură dintre zi şi noapte vor fi utilizate pentru menținerea în stare încărcată a bateriilor electrice ale roboților.
Rezonatoarele termice construite pe baza acestei tehnologii nu pot genera o putere electrică suficient de mare astfel încât să putem renunţa la bateriile și rețelele electrice existente, dar acestea au potențialul de a ne ajuta în anumite situaţii speciale.
Cercetătorii știu acum că astfel de echipamente pot funcționa şi în continuare ei se vor concentra pe identificarea variaţiilor de temperatură care asigură o funcţionare optimă a rezonatorului termic.
Cercetarea a fost publicată în Nature Communications.
Sursă: Science Alert