Ny forskning: Kvantfysik revolutionerar omvandling av spillvärme till elenergi med över 60 % effektivitet

StockholmForskare vid Rice University har gjort ett stort framsteg inom termo-fotovoltaiska system genom att använda kvantfysik. Under ledning av ingenjören Gururaj Naik har teamet utvecklat ett nytt sätt att designa termiska utsändare. Dessa enheter omvandlar värme till ljus, som sedan omvandlas till elektricitet av fotovoltaiska celler. Den nya designen förväntas nå en effektivitet på över 60%, vilket sätter en ny standard för TPV-teknik.

Viktiga aspekter av denna innovation omfattar:

• En kvantdesign som förbättrar termiska emitters.
• Möjlighet till nätverkslagring som ett prisvärt alternativ till batterier.
• Utsikt att avsevärt minska industriellt spillvärme.
• Möjligheter för användning i extrema miljöer, som rymduppdrag.

Denna teknik gör mer än att bara öka effektiviteten. Genom att använda restvärme, som är vanlig i industrier såsom kärnkraftverk och tillverkning, erbjuder den en möjlighet för dessa sektorer att bli mer miljövänliga. I USA orsakar restvärme upp till 50% energiförluster under materialbearbetning. Om denna energi fångas effektivt kan det leda till betydande besparingar och miljöfördelar.

Läs också:

Idag · 11:05

Ny studie visar: Bariatrisk kirurgi är säker och effektiv för svårt överviktiga patienter i behov av hjälp

Detta arbete har betydande effekter. När världen rör sig mot att använda mer förnybar energi kan förbättrade TPV-system bli nyckelkomponenter i framtida energisystem. Till skillnad från vanliga batterier kan TPV-system fungera väl under längre perioder, vilket gör dem användbara för energilagring i system som är beroende av förnybara källor. Detta är mycket relevant nu eftersom efterfrågan på förnybara energilösningar snabbt ökar globalt.

Denna innovation kan vara mycket värdefull för rymduppdrag. Apparater som mer effektivt omvandlar värme till elektricitet kan ge mer energi till uppdrag som NASAs Mars-rovers. Även en liten förbättring i dessa enheters effektivitet kan avsevärt öka mängden kraft de genererar, vilket är avgörande i miljöer där resurserna är begränsade.

För att optimera denna nya effektivitet bör framtida forskning inrikta sig på att utveckla bättre material. Förbättring av dessa material kan leda till mer avancerade TPV-system, vilket gör dem ännu mer effektiva som energilösningar. När industrier och teknologier förändras, erbjuder en kombination av kvantfysik och ingenjörskonst en lovande väg för att förbättra hållbara energikonverteringsteknologier.