Учёные нашли путь к получению энергии из инфракрасного излучения

Солнечное излучение серьёзно прогревает днём поверхность Земли и объекты на ней, но ночью тепло в значительных объёмах улетучивается в открытый космос. Было бы заманчиво использовать эту энергию для получения электричества в ночные часы и работы в этом направлении ведутся. Свой вклад для будущего прорыва в области электрической генерации в инфракрасном диапазоне внесли учёные из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney).

Команда исследователей, включая специалистов Центра передового опыта ARC, использовала устройство для выработки энергии под названием «терморадиационный диод», который похож на технологию, используемую в очках ночного видения. Количество энергии, полученной в результате новых экспериментов, невелико и примерно эквивалентно 0,001 % от возможностей типичного солнечного элемента, но доказательство концепции имеет большое значение.

«Обычно мы думаем об излучении света как о чём-то, что потребляет энергию, но в средней инфракрасной области, где мы все светимся лучистой энергией, мы показали, что можно извлекать электрическую энергию, — сказал один из авторов исследования. — У нас ещё нет чудо-материала, который сделает терморадиационный диод повседневной реальностью, но мы обеспечили доказательство принципа, и нам не терпится увидеть, насколько мы сможем улучшить этот результат в ближайшие годы».

Для доказательства концепции, что энергия может вырабатываться в процессе теплового радиационного излучения от термогенератора с более высокой температурой, чем температура окружающей среды, учёные использовали фотодиоды на основе соединения HgCdTe (ртуть, кадмий и теллур). Были проведены как измерения в фотоэлектрических и терморадиационных режимах, так и предприняты теоретические выкладки, включая критические нерадиационные процессы (классическая термодинамика).

Выяснилось, что при разнице температур всего в 12,5 °C фиксируется пиковая терморадиационная плотность электрической мощности 2,26 мВт/м2 для фотодиода, излучающего вблизи 4,7 мкм, с оценкой радиационной эффективности 1,8 %. Этих данных достаточно, чтобы ожидать достижения высокой радиационной эффективности полупроводников среднего инфракрасного диапазона для реализации в будущем терморадиационной генерации энергии, но в этом направлении ещё работать и работать.