Термальный резонатор получает энергию из колебаний температуры воздуха

На крыше одного из зданий МТИ уже несколько месяцев работает уникальное устройство, которое доказывает, что электричество можно получать из каждодневных колебаний температуры окружающей среды. Первый в мире термальный резонатор позволит питать небольшие датчики, например, системы дистанционных измерений. Статья об изобретении, позволяющем вырабатывать электричество «из ничего», опубликована в журнале Nature Communications.

Прототип, созданный для проверки концепции, работает при разнице в дневной и ночной температуре в 10 градусов Цельсия и вырабатывает 350 милливольт потенциала и 1,3 милливатт энергии — этого достаточно для того, чтобы обеспечить работу небольших датчиков или систем коммуникации. Показатели скромные, зато резонатор не нуждается в солнечном свете. Кроме того, он в 3 раза эффективнее, чем коммерческие пьезоэлектрические устройства того же размера, утверждают изобретатели.

Для производства энергии из колебаний температуры необходим материал со свойствами тепловой инерции — параметра, описывающего то, насколько быстро материал способен накапливать и отдавать тепло. Инженеры разработали для такого случая комбинированный материал. В основу легла металлическая пена из меди или никеля, покрытая слоем графена для повышенной теплопроводности. Затем пена была наполнена октадеканом, разновидностью воска, который способен менять состояние с твердого на жидкое под воздействием разных температур.

Таким образом, одна сторона устройства накапливает тепло, а другая медленно испускает его. Одна сторона всегда отстает от другой, пока система пытается добиться равновесия. Постоянные колебания температур внутри одного материала позволяют вырабатывать электроэнергию, используя принципы термоэлектричества. Сочетание трех материалов — металлической пены, графена и октадекана — позволяют назвать этот термальный резонатор материалом с наивысшей тепловой инерцией из известных науке, пишет MIT News.

«Фактически, мы изобрели эту концепцию с чистого листа, — говорит профессор Майкл Страно. — Мы создали первый термальный резонатор. Прибор, который можно поставить на стол, и он станет вырабатывать электричество из, казалось бы, ничего. Нас окружают температурные колебания всевозможных частот. Это нетронутый источник энергии».