Voor het eerst heeft een internationaal team van wetenschappers de mogelijkheid aangetoond om meetbare hoeveelheden elektriciteit te produceren met behulp van een optische diode, rechtstreeks uit de kou van de ruimte. Het naar de hemel gerichte infrarood halfgeleiderapparaat gebruikt het temperatuurverschil tussen de aarde en de ruimte om energie op te wekken.
‘Het uitgestrekte universum zelf is een thermodynamische hulpbron’, legt Shanhui Fan, een van de auteurs van het onderzoek, uit. “Vanuit een opto-elektronisch natuurkundig perspectief is er een heel mooie symmetrie tussen de verzameling van inkomende en uitgaande straling.”
In tegenstelling tot het gebruik van de energie die naar de aarde komt, zoals traditionele zonnepanelen doen, maakt een negatieve optische diode het mogelijk elektriciteit op te wekken wanneer warmte het oppervlak verlaat en terug de ruimte in stroomt. Door hun apparaat de ruimte in te richten, waarvan de temperatuur het absolute nulpunt nadert, kon een groep wetenschappers een temperatuurverschil verkrijgen dat groot genoeg was om energie op te wekken.
“De hoeveelheid energie die we uit dit experiment hebben kunnen halen, ligt momenteel ver onder de theoretische limiet”, zegt Masashi Ono, een andere auteur van het onderzoek.
Wetenschappers schatten dat hun apparaat in zijn huidige vorm ongeveer 64 nanowatt per vierkante meter kan genereren. Dit is een extreem kleine hoeveelheid energie, maar in dit geval is de proof of concept zelf belangrijk. De auteurs van het onderzoek zullen het apparaat verder kunnen optimaliseren door de kwantum-opto-elektronische eigenschappen te verbeteren van de materialen die ze in de diode gebruiken.
Berekeningen toonden aan dat, rekening houdend met atmosferische effecten, het door wetenschappers gemaakte apparaat theoretisch, met enkele verbeteringen, bijna 4 W per vierkante meter zou kunnen genereren, ongeveer een miljoen keer meer dan wat tijdens het experiment werd verkregen, en voldoende om kleine apparaten van stroom te voorzien. die 's nachts moeten werken. Ter vergelijking: moderne zonnepanelen produceren tussen de 100 en 200 watt per vierkante meter.
Hoewel de resultaten veelbelovend zijn voor apparaten die op de lucht zijn gericht, merkt Shanhu Fan op dat hetzelfde principe zou kunnen worden toegepast om de warmte die door machines wordt uitgestoten te recyclen. Voorlopig concentreren hij en zijn team zich op het verbeteren van de efficiëntie van hun apparaat.
Исследование in de wetenschappelijke publicatie van het American Institute of Physics (AIP).
Bron: 3dnews.ru