Российские и китайские исследователи разработали устройство, способное вырабатывать электроэнергию круглые сутки за счёт температурного перепада между двумя поверхностями. В основе лежит термоэлектрический генератор, а уникальные микроструктурированные пластины позволяют нагреваться от солнца днём и охлаждаться ночью без активных систем.
Научный коллектив, объединивший специалистов Дальневосточного федерального университета, Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, а также нескольких китайских исследовательских центров, представил экспериментальный энергогенерирующий модуль. Его ключевая особенность — способность непрерывно производить ток вне зависимости от времени суток за счёт использования естественного перепада температур.
Как пояснили в Минобрнауки РФ, днём одна сторона устройства интенсивно прогревается под солнечными лучами, а ночью противоположная поверхность отводит тепло в атмосферу, и этот постоянный градиент обеспечивает выработку электричества, пишет ТАСС.
Конструктивно генератор представляет собой термоэлектрический элемент, к которому с двух сторон прикреплены специальные пластины с микроструктурированным покрытием. Верхняя пластина изготовлена из кремния и покрыта массивом острых микроконусов — эту форму учёные позаимствовали у строения глаза ночной бабочки. Такая микрорельефная поверхность обладает выраженным антиотражающим эффектом, что позволило поглощать до 95% падающего солнечного света. В ходе уличных испытаний этот кремниевый элемент нагревался значительно сильнее окружающего воздуха, что усиливало разницу температур. Нижняя пластина, напротив, выполнена из диоксида кремния — этот материал эффективно излучает тепловую энергию в пространство, обеспечивая пассивное охлаждение без затрат внешней энергии.
Испытания прототипа проводились в разные сезоны, и наилучшие показатели были зафиксированы летом, когда продолжительность светового дня максимальна. В осенне-зимний период эффективность снижалась, однако генерация не останавливалась полностью. Примечательно, что даже в тёмное время суток устройство продолжало работать — охлаждение нижней поверхности происходило естественным образом, и термоэлектрический переход сохранялся.
Пока что речь идёт о сравнительно небольших объёмах получаемой энергии, однако, как отметил соавтор исследования Александр Кучмижак (сотрудник ДВФУ и ИАПУ ДВО РАН), главный результат — это доказательство устойчивого создания температурного градиента без применения активного охлаждения. Полученные данные, по его словам, закладывают основу для дальнейшего масштабирования и оптимизации подобных термоэлектрических систем с использованием эффективных микроструктурированных покрытий.
Ранее сообщалось о том, что ученые РАН создали сорбенты для извлечения редкоземельных элементов. Физики МФТИ нашли материал для сверхбыстрого квантового интернета.