Коммерческие термионные генераторы появятся через пять лет

Тепловая энергия (от солнечного излучения или от сгорания ископаемого топлива) может быть превращена в электричество посредством, так называемого термионного преобразования. Ученые и инженеры уже более 50 лет предпринимают попытки создания эффективного коммерческого термионного генератора, но до последнего времени не могли похвастать результатами.

Подобные генераторы используют разницу температур между горячей и холодной металлическими пластинами. «Электроны испаряют или выбивают светом из горячей пластины и направляют на холодную, где они конденсируются», — объясняет физик-материаловед Йохен Маннарт (Jochen Mannhart) из штутгартского Института исследований твердого тела им. Макса Планка, ведущий автор статьи, опубликованной в журнале JRSE (Journal of Renewable and Sustainable Energy). Получившийся дисбаланс зарядов между двумя пластинами дает разность потенциалов, которая и генерирует электрический ток.

Действовавшие по этому принципу генераторы имели невысокую эффективность из-за того, что отрицательный заряд облака электронов, покидающих горячую пластину, мешал присоединиться к ним новым электронам. Маннхарт, вместе со своим коллегой из Стэнфордского университета, нашел, как обойти эту проблему. В описываемых в статье экспериментах заряженное облако «сдувалось» с горячей пластины внешним электрическим полем так, что электроны могли беспрепятственно перемещаться из горячей пластины в холодную.

Реально работающие термионные генераторы достигли уровня эффективности около 10%. По заявлению Маннхарта, теоретический прогноз для генератора их конструкции дает примерно 40%. Ученый считает, что появления коммерческих термионных приложений следует ожидать не ранее, чем через пять лет, хотя, при наличии значительного интереса к этой технологии со стороны индустрии, данный срок может сократиться.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI