- Самую большую технологическую проблему... (587)
- iPhone 16 Pro покоряет космос в новой... (433)
- Qualcomm к 2029 году хочет увеличить выручку... (483)
- Самое серьезное обновление в истории One UI:... (667)
- «Илон задал тон величию, и теперь мы тянемся... (632)
- «Успешная посадка корабля Starship в... (586)
- «Японская Нива» за 10 млн рублей. Дилер... (637)
- «Приводнение подтверждено». Создаваемый для... (627)
- Google научила Gemini запоминать личную... (627)
- SpaceX Starship в шестой раз запустили в... (648)
- SpaceX Starship в шестой раз отправился в... (641)
- Первый полноценный трейлер фильма «Minecraft... (706)
- Поговорить с ChatGPT теперь можно в... (713)
- OpenAI запустила голосовой интерфейс... (722)
- Утечка: первые полчаса геймплея... (661)
- Новая статья: Обзор видеокарты Predator... (700)
Квантовая физика вдохновила на создание высокоэффективного теплового излучателя с селективной эмиссией фотонов
Дата: 2024-11-24 10:29
Исследователи из Университета Райса разработали тепловой излучатель, который может значительно повысить эффективность термофотоэлектрических (ТФЭ) систем, преобразующих тепло в электричество с помощью света. Эта разработка может способствовать созданию более доступных альтернатив батареям в масштабе сети и помочь в переходе к миру с нулевым уровнем выбросов.
Традиционные подходы к проектированию тепловых излучателей ограничивали пространство для проектирования, что приводило к практичным, но низкопроизводительным устройствам или высокопроизводительным излучателям, которые трудно интегрировать в реальные приложения. Однако, используя подход, вдохновленный квантовой физикой, инженер Райса Гурурадж Наик и его команда создали тепловой излучатель, который может обеспечить высокую эффективность в рамках практических проектных параметров.
Реактор (слева), используемый для испытания нового термического излучателя. Гурурадж Наик (справа). Источник: Gustavo Raskosky / Rice University«По сути, мы показали, как добиться наилучших возможных характеристик излучателя с учётом реалистичных, практических ограничений конструкции», — сказал Сирил Самуэль Прасад, первый автор исследования и бывший аспирант Наика.
Новый тепловой излучатель состоит из листа вольфрамового металла, тонкого слоя разделительного материала и сети кремниевых наноцилиндров. При нагревании базовые слои накапливают тепловое излучение, которое можно представить как ванну с фотонами. Крошечные резонаторы, расположенные сверху, «общаются» друг с другом таким образом, что это позволяет им «выхватывать фотон за фотоном» из этой ванны, контролируя яркость и полосу пропускания света, посылаемого в фотоэлемент.
«Вместо того чтобы сосредоточиться на производительности систем с одним резонатором, мы приняли во внимание способ взаимодействия этих резонаторов, что открыло новые возможности. Это дало контроль над тем, как фотоны хранятся и высвобождаются», — объяснил Наик.
Эта селективная эмиссия максимизирует преобразование энергии и позволяет достичь более высокой эффективности, чем это было возможно ранее, работая на пределе свойств материалов. Новая технология может сделать ТФЭ конкурентоспособной альтернативой другим технологиям хранения и преобразования энергии, особенно в сценариях, где требуется долгосрочное хранение энергии.
Новый тепловой излучатель, разработанный инженерами Университета Райса, состоящий из листа вольфрамового металла, тонкого слоя разделительного материала и сети кремниевых наноцилиндров, обещает эффективность более 60%. Источник: Gustavo Raskosky / Rice University«Я уверен, что то, что мы продемонстрировали, в сочетании с очень эффективным фотоэлементом с малой шириной запрещённой зоны, имеет очень многообещающий потенциал. Основываясь на собственном опыте работы с NASA и запуска стартапа в сфере возобновляемой энергетики, я думаю, что технологии преобразования энергии сегодня очень востребованы», — сказал Наик.
Кроме того, технология этой группы может быть использована в космических приложениях, например, для питания марсоходов. «Если наш подход сможет привести к повышению эффективности таких систем с 2% до 5%, то это станет существенным стимулом для миссий, которые полагаются на эффективную генерацию электроэнергии в экстремальных условиях», — сказал Наик.
Эта разработка также может помочь в рекуперации отработанного тепла из промышленных процессов, что делает их более устойчивыми. По оценкам, до 20%–50 % тепла, используемого для преобразования сырья в потребительские товары, в конечном итоге тратится впустую, обходясь экономике Соединенных Штатов более чем в $200 миллиардов ежегодно.
Подробнее на iXBT
Предыдущие новости
6100 мАч, 120 Вт, 3,2 млн баллов в AnTuTu, экран с «суперразрешением» 1,5К и кадровой частотой 144 Гц и камера с флагманским сенсором Sony. Подробности от iQOO Neo10 Pro и примеры фото
29 ноября бренд iQOO официально представит смартфоны линейки Neo10, но компания уже не скрывает характеристики новинок. Более того, сегодня в Сети появились примеры фото старшей модели — iQOO Neo10 Pro. Фото: iQOO Так как речь идет о бюджетном флагмане, на суперкамеру рассчитывать не приходится. Тем не менее, в системе основной камеры пропишется флагманский 50-мегапиксельный...
Microsoft и Чикагский университет создали новый математический язык для повышения эффективности LLM
Команда инженеров и специалистов по искусственному интеллекту из Microsoft, в сотрудничестве с коллегами из Чикагского университета, разработала новый язык, который значительно повышает эффективность коммуникации между большими языковыми моделями (LLM). Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, представляетDroidSpeak — язык, основанный на математических...
Иерархическая структура зрительной системы человека вдохновила учёных на создание новых вычислительных устройств
Учёные из Университета Цинхуа разработали инновационное оптоэлектронное устройство, которое может значительно улучшить вычислительные возможности в датчиках, имитируя иерархическую структуру зрительной системы человека. Согласно исследованию, опубликованному в Nature Nanotechnology, новое устройство основано на полностью интегрированном массиве оптоэлектронных мемристоров...
Новый метод производства OLED-устройств обещает увеличить срок службы и снизить электронные отходы
Учёные разработали инновационный метод повышения стабильности и эффективности органических светодиодов (OLED), — технологии, широко используемой в смартфонах, телевизорах и других электронных дисплеях. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, представляет новый тип молекул, который может значительно продлить срок службы OLED-устройств. Команда...