Тонкие пироэлектрики сократят тепловые энергопотери
До 70% энергии, генерируемой в США в течение всего года, теряется в виде рассеиваемого тепла. Значительная часть этой энергии приходится на так называемое «низкокачественное тепло», испускаемое компьютерами, автомобилями и промышленным оборудованием, — во всех этих случаях температура не достигает 100 °С.
Перспективным способом обуздания потерь в условиях небольших градиентов температур является пироэлектрическое преобразование тепла в электроэнергию. Тонкопленочную систему, базирующуюся на этом эффекте, создали инженеры из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley).
В статье, которая вышла 16 апреля в Nature Materials, они показали, что подобная плёнка способна извлекать полезную энергию из флуктуирующих источников тепла с гораздо более высокой эффективностью, чем пироэлектрические устройства других форм-факторов.
Исследовательская группа под руководством адъюнкт-профессора Лейна Мартина (Lane Martin) смогла синтезировать плёнки пироэлектрических материалов толщиной всего 50-100 нм. Такая тонкопленочная структура позволила авторам одновременно измерять температуру, генерируемые ток и тепловое излучение источника.
В ходе этой работы были установлены новые рекорды для пироэлектрического преобразования: плотности энергии (1,06 Дж/см3), объёмной мощности (526 Вт/см3) и эффективности (19% от эффективности цикла Карно — стандартного эталона эффективности теплового двигателя)
Авторы надеются, что, в конечном итоге, смогут создать протокол оптимизации тонкоплёночных пироэлектрических материалов к заданным тепловым потокам и температурам.