Нанотехнологии помогут удержать тепло
Среднестатистический двигатель внутреннего сгорания 70% своей мощности тратит на обогрев атмосферы. Совместная разработка американских и австралийских ученых, возможно, позволит частично вернуть утраченную энергию.
Если все пойдет, как задумано, заявляет профессор Орегонского университета Хайнер Линке (Heiner Linke), то разработанные им и его коллегами наноструктурированные термоэлектрические устройства (nanostructured thermoelectric devices) можно будет использовать для «вторичной переработки» избыточного тепла, выделяемого автомобильными двигателями, создания бесшумных и миниатюрных систем охлаждения для компьютерных чипов и высокоэффективных геотермальных электростанций. Вполне возможно, что это не просто громкие слова: журнал Nature Materials, как пишет PhysOrg, охарактеризовал результаты работы Линке и австралийца Тэмми Хамфри (Tammy Humphrey) как «потрясающие» и даже «феноменальные».
Как известно, два тела, нагретые до разных температур, будут обмениваться энергией до тех пор, пока их температуры не уравновесятся. В принципе, это явление можно использовать для получения электричества с помощью термоэлектрических преобразователей (термопар), однако их коэффициент полезного действия крайне редко превышает 15%, поскольку ныне используемые для производства термопар материалы не позволяют управлять тепловым потоком.
Тем не менее Хамфри и Линке удалось продемонстрировать, что, если приложить к термопаре электрический ток с заданным напряжением, можно заставить электроны «работать», двигаясь в нужном направлении. Применение же в качестве проводника наноструктурированных материалов дает возможность постоянно удерживать систему в состоянии близком к равновесному. По мнению Хамфри, «этот хрупкий баланс может иметь грандиозное практическое значение», поскольку позволит повысить коэффициент полезного действия термоэлектрических устройств до лимита, установленного для тепловых машин Карно. Если все пойдет, как задумано, будущие термопары будут иметь КПД, близкий к 50%.
