Nieuwe doorbraak: quantumfysica verbetert omzetting van warmte naar stroom voor duurzame energieoplossingen

AmsterdamOnderzoekers van Rice University hebben een aanzienlijke vooruitgang geboekt in thermofotovoltaïsche (TPV) systemen door gebruik te maken van inzichten uit de kwantumfysica. Onder leiding van ingenieur Gururaj Naik heeft het team een innovatieve manier ontwikkeld om thermische emitters te ontwerpen. Deze apparaten zetten warmte om in licht, dat vervolgens door fotovoltaïsche (PV) cellen in elektriciteit wordt omgezet. Het nieuwe ontwerp belooft een efficiëntie van meer dan 60% te bereiken, waarmee een nieuwe standaard wordt gezet voor TPV-technologie.

Belangrijke aspecten van deze innovatie omvatten:

• Een ontwerp geïnspireerd door kwantumtechnologie dat de prestaties van thermische stralers verbetert.
• De mogelijkheid voor opslag op netschaal als een betaalbaar alternatief voor batterijen.
• De vooruitzichten om de industriële restwarmte aanzienlijk te verminderen.
• Kansen voor toepassing in extreme omgevingen, zoals ruimtemissies.

Deze technologie doet meer dan alleen de efficiëntie verhogen. Door gebruik te maken van restwarmte, die veel voorkomt in sectoren zoals kernenergie en productie, biedt het een mogelijkheid voor deze industrieën om milieuvriendelijker te worden. In de Verenigde Staten leidt restwarmte tot wel 50% energieverlies tijdens materiaalverwerking. Als deze energie effectief wordt opgevangen, kan dit leiden tot aanzienlijke besparingen en voordelen voor het milieu.

Lees ook:

Vandaag · 11:05

Veilige en effectieve bariatrische chirurgie biedt hoop voor zeer zwaarlijvige patiënten, blijkt uit studie.

Deze ontwikkelingen zijn van groot belang. Nu de wereld steeds meer overstapt op hernieuwbare energie, kunnen verbeterde TPV-systemen cruciale onderdelen worden van toekomstige energiesystemen. In tegenstelling tot conventionele batterijen kunnen TPV-systemen langere tijd goed presteren, waardoor ze nuttig zijn voor energieopslag in systemen die afhankelijk zijn van hernieuwbare bronnen. Dit is zeer actueel vanwege de snel groeiende vraag naar duurzame energieoplossingen wereldwijd.

Deze innovatie kan zeer nuttig zijn voor ruimtemissies. Apparaten die warmte efficiënter omzetten in elektriciteit kunnen missies zoals NASA's rovers op Mars meer energie geven. Zelfs een kleine verbetering in de efficiëntie van deze apparaten kan de hoeveelheid opgewekte energie aanzienlijk vergroten, wat van cruciaal belang is in omgevingen waar de middelen schaars zijn.

Om optimaal te profiteren van deze nieuwe efficiëntie, zouden toekomstige onderzoeken zich moeten richten op de ontwikkeling van betere materialen. Door deze materialen te verbeteren, kunnen meer geavanceerde TPV-systemen worden gecreëerd, waardoor ze nog effectiever worden als energieoplossingen. Naarmate industrieën en technologieën evolueren, biedt de combinatie van kwantumfysica en engineering een veelbelovende weg om de technologieën voor duurzame energieomzetting te verbeteren.