Eksperimentel enhed genererer elektricitet fra universets kulde

Den åbenlyse ulempe ved solpaneler er, at de kræver sollys for at generere elektricitet. Nogle har observeret, at for en enhed på jorden vendt mod rummet, som har en kold temperatur, den afkølende udstrømning af energi fra enheden kan høstes ved hjælp af den samme slags optoelektronisk fysik, som vi har brugt til at udnytte solenergi. Nyt arbejde, i et nyligt nummer af Anvendt fysik bogstaver , ser ud til at give en potentiel vej til at generere elektricitet som solceller, men det kan drive elektronik om natten.

Et internationalt team af forskere har for første gang demonstreret, at det er muligt at generere en målbar mængde elektricitet i en diode direkte fra universets kulde. Den infrarøde halvlederenhed vender mod himlen og bruger temperaturforskellen mellem jorden og rummet til at producere elektriciteten.

"Universets storhed er en termodynamisk ressource, "sagde Shanhui Fan, en forfatter på papiret. "Med hensyn til optoelektronisk fysik, der er virkelig denne meget smukke symmetri mellem høst af indgående stråling og høst af udgående stråling. "

I modsætning til at udnytte indgående energi som en normal solcelle ville, den negative belysningseffekt gør det muligt at høste elektrisk energi, når varmen forlader en overflade. Dagens teknologi, selvom, fanger ikke energi over disse negative temperaturforskelle lige så effektivt.

Ved at pege deres enhed mod rummet, hvis temperatur kun nærmer sig grader fra absolut nul, gruppen var i stand til at finde en stor nok temperaturforskel til at generere strøm gennem et tidligt design.

"Den mængde strøm, vi kan generere med dette eksperiment, i øjeblikket, er langt under hvad den teoretiske grænse er, "sagde Masashi Ono, en anden forfatter på papiret.

Gruppen fandt ud af, at deres negative belysningsdiode genererede omkring 64 nanowatt pr. Kvadratmeter, en lille mængde elektricitet, men et vigtigt bevis på konceptet, at forfatterne kan forbedre ved at forbedre de kvanteoptoelektroniske egenskaber for de materialer, de bruger.

Beregninger foretaget efter dioden skabte elektricitet viste, at, når der tages hensyn til atmosfæriske effekter, den nuværende enhed kan teoretisk generere næsten 4 watt pr. kvadratmeter, cirka en million gange, hvad gruppens enhed genererede og nok til at hjælpe med at drive maskiner, der skal køre om natten.

Til sammenligning, nutidens solpaneler genererer 100 til 200 watt pr. kvadratmeter.

Selvom resultaterne viser løfte om jordbaserede enheder rettet mod himlen, Fan sagde, at det samme princip kunne bruges til at genvinde spildvarme fra maskiner. For nu, han og hans gruppe fokuserer på at forbedre deres enheds ydeevne.