Po raz pierwszy międzynarodowy zespół naukowców wykazał możliwość wyprodukowania mierzalnych ilości energii elektrycznej za pomocą diody optycznej bezpośrednio z chłodu przestrzeni kosmicznej. Skierowane ku niebu urządzenie półprzewodnikowe na podczerwień wykorzystuje różnicę temperatur między Ziemią a przestrzenią kosmiczną do generowania energii.
„Sam rozległy wszechświat jest zasobem termodynamicznym” – wyjaśnia Shanhui Fan, jeden z autorów badania. „Z punktu widzenia fizyki optoelektronicznej istnieje bardzo piękna symetria pomiędzy gromadzeniem przychodzącego i wychodzącego promieniowania”.
W przeciwieństwie do wykorzystywania energii docierającej na Ziemię, jak to robią tradycyjne panele słoneczne, ujemna dioda optyczna umożliwia wytwarzanie energii elektrycznej, gdy ciepło opuszcza powierzchnię i przepływa z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Kierując swoje urządzenie w przestrzeń kosmiczną, której temperatura zbliża się do zera absolutnego, grupie naukowców udało się uzyskać różnicę temperatur wystarczająco dużą, aby wygenerować energię.
„Ilość energii, jaką udało nam się uzyskać w tym eksperymencie, jest obecnie znacznie poniżej teoretycznego limitu” – dodaje Masashi Ono, kolejny autor badania.
Naukowcy szacują, że w obecnej postaci ich urządzenie może generować około 64 nanowatów na metr kwadratowy. Jest to niezwykle mała ilość energii, jednak w tym przypadku istotny jest sam dowód słuszności koncepcji. Autorzy badania będą mogli dalej optymalizować urządzenie, poprawiając kwantowe właściwości optoelektroniczne materiałów zastosowanych w diodzie.
Obliczenia wykazały, że teoretycznie, biorąc pod uwagę efekty atmosferyczne, po pewnych udoskonaleniach, stworzone przez naukowców urządzenie mogło generować prawie 4 W na metr kwadratowy, około milion razy więcej niż uzyskano podczas eksperymentu i w zupełności wystarczające do zasilania małych urządzeń , którzy muszą pracować w nocy. Dla porównania, nowoczesne panele słoneczne wytwarzają od 100 do 200 watów na metr kwadratowy.
Chociaż wyniki są obiecujące w przypadku urządzeń skierowanych w niebo, Shanhu Fan zauważa, że tę samą zasadę można zastosować do recyklingu ciepła emitowanego przez maszyny. Na razie on i jego zespół skupiają się na poprawie wydajności swojego urządzenia.
Badania w publikacji naukowej Amerykańskiego Instytutu Fizyki (AIP).
Źródło: 3dnews.ru