Около 50 процентов потребляемой в мире энергии расходуется на производство тепла. Около 72 процентов от этого количества безвозвратно теряется после преобразования и использования. И это происходит из-за отсутствия технологий сбора энергии из низкотемпературных источников, использование которых является экономически обоснованным и выгодным. Но не так давно группа исследователей из Института исследований металлов Китайской академии наук разработала новую технологию — тепловые батареи на основе инверсного барокалорического эффекта.

Нормальный барокалорический эффект заключается в резком повышении температуры при таком же резком повышении давления, обратный эффект — в понижении температуры при сбросе давления. Но у некоторых материалов наблюдается совершенно обратная ситуация, и это называется инверсным барокалорическим эффектом. «Используемый в наших батареях тепловой цикл состоит из трех шагов, батарея герметизируется при определенном давлении, заряжается теплом из внешнего источника и затем отдает это тепло после разгерметизации» — пишут исследователи.

Рабочей средой тепловой батареи является тиоцианат аммония (NH4SCN). Изменение давления в заряженной батарее приводит к выбросу тепловой энергии в количестве 43 Дж*г^-1, что приводит к повышению температуры на 15 градусов. При этом, количество выделяемой энергии в 11 раз превосходит количество механической энергии, затрачиваемой на выполнение теплового цикла, на сжатие рабочей среды.

Для понимания физических основ инверсного барокалорического эффекта тиоцианат аммония был тщательно изучен при помощи синхротронной рентгеновской установки и метода рассеивания нейтронов. При температуре 363 K этот материал совершает фазовый переход от моноклинического до призматического строения кристаллической решетки. Это сопровождается отрицательным тепловым расширением на уровне -5 процентов и изменениями энергетической энтропии в 128 Дж*кг^-1*K^-1. Также такой фазовый переход легко происходит при повышении давления всего до 40 МПа.

Исследователи ожидают, что разработанные ими тепловые батареи могут стать тем, что позволит собирать для повторного использование тепло из низкотемпературных источников. Кроме этого, такие же принципы могут быть использованы для создания новых типов высокоэффективных систем охлаждения.

Ключевые слова:
Энергия, Тепло, Источник, Батарея, Барокалорический, Эффект

Первоисточник

Другие новости по теме:

Материалы по теме:

Компания Radiant разрабатывает компактные ядерные реакторы, которые станут заменой дизельным генераторам

Относительно молодая калифорнийская компания Radiant, получив соответствующее финансирование, начала разработку компактного и "недорогого" ядерного микрореактора, который умещается в стандартном морском контейнере и использует гелий ...

Японцы планируют превратить снег в еще один источник экологически чистой энергии

Солнце и ветер - это два природных явления, чаще всего используемые в качестве источников экологически чистой возобновляемой энергии. Но японские исследователи планируют добавить к ...

Физики подтвердили экспериментальным путем возможность создания квантовых аккумуляторных батарей

Так называемые квантовые аккумуляторные батареи имеют огромный потенциал и способны произвести революцию в области технологий аккумулирования энергии. Как и все квантовые вещи, квантовые батареи ...

Ученые обнаружили фермент, способный эффективно перерабатывать водород на электричество

Некоторые из самых крошечных организмов в природе наделены невероятными средствами и возможностями, позволяющими им выжить в любых условиях. Некоторые из бактерий, к примеру, способны ...

Электромагниты, не нуждающиеся в изоляции, приблизят эру термоядерной энергетики

В настоящее время учеными из разных стран ведутся интенсивные исследования в области термоядерного синтеза, который позиционируется в качестве неисчерпаемого источника экологически чистой энергии. Ключевыми ...