Исследователи из Токийского технологического института совместно с инженерами Sanoh Industrial разработали технологию «стабилизированных тепловых ячеек», которая должна сменить типовые геотермальные электростанции. Она устраняет их главный недостаток – необходимость использовать теплоноситель с температурой около 180 °C, водяной пар, который раскручивает турбины генераторов. Тепловые ячейки, как утверждается, работают и при температуре ниже 100 °C, сразу вырабатывая электричество из тепла.
В основе ячейки лежит конструкция из трех слоев – германиевый полупроводник, электронный транспортный слой и твердый источник электролитов на основе меди. С двух сторон к конструкции прилегают два электрода, которые образуют замкнутую цепь с крепежом под нагрузку. Теперь, если нагреть ячейку, электроны из германия устремятся через транспортный слой на электрод, образуется движение частиц или электрический ток. Пройдя через нагрузку и растратив часть энергии, электроны достигнут электролита и при помощи окислительно-восстановительных реакций вновь вернутся в полупроводник.
У такой батареи есть фундаментальный недостаток, который японские физики сумели превратить в преимущество. По мере работы ионы из меди будут разнесены по всей системе и ресурс для окислительно-восстановительных реакций исчерпается. Но если подать внешнее напряжение, то движение электронов возобновится, и большая часть ионов вернется в электролит. Получается устойчивая система с большим сроком эксплуатации и минимальными затратами на обслуживание.
Схема технологии от разработчиков
Разработчики еще не готовы создать прототип геотермальной батареи, технология относится к экспериментальным. Есть вопросы по сохранности многослойной конструкции при скачках температуры, а главный компонент – германий – дешевым никак не назовешь. Зато здесь нулевой уровень выбросов, нет никакого вредного излучения и, в теории, тепловые ячейки можно использовать везде, где есть избыток тепла. Например, как «надстройку-симбионт» на различных крупных энергозатратных механизмах.
