Ученые разработали новую технологию, превращающую тепло в электричество
Исследователи из университета POSTECH в Южной Корее разработали новую технологию, которая значительно повышает эффективность преобразования тепловой энергии, бесполезно рассеивающейся в окружающей среде, в электрический ток. Об этом сообщило Zamin.uz.
Ожидается, что это открытие станет революционным шагом в повышении энергоэффективности центров обработки данных искусственного интеллекта, промышленных предприятий и электромобилей. В основе новой разработки лежит необычная структура кремния.
В отличие от традиционных сплошных кремниевых нанопризм, ученые создали полые кремниевые нанотрубки. Было доказано, что такая структура гораздо эффективнее удерживает тепло.
Согласно результатам исследования, теплопроводность таких нанотрубок оказалась на 70 процентов ниже, чем у сплошных структур. Решающую роль в этом процессе играет эффект локализации фононов — квазичастиц, переносящих тепло в твердых телах.
Если в обычном кремнии тепло распространяется относительно свободно, то в полых нанотрубках часть тепловой энергии остается внутри структуры и распространяется гораздо медленнее. Это создает идеальные условия для термоэлектрических систем, преобразующих тепло в электричество.
Ранее считалось, что достичь такого эффекта в простых структурах и при комнатной температуре практически невозможно. Однако корейским ученым удалось добиться этого с помощью относительно простой конструкции.
Это дает возможность перенести технологию из лабораторных условий в реальное производство. Одним из наиболее важных преимуществ разработки является использование обычного кремния вместо редких и дорогостоящих элементов, таких как висмут и теллур, которые традиционно применяются в термоэлектрических системах.
Дешевизна этого материала и его широкое распространение в промышленности резко снижают себестоимость технологии. В настоящее время серверы, поддерживающие ChatGPT и другие крупные языковые модели, выделяют огромное количество тепла.
Преобразование этого потерянного тепла обратно в электричество снизит затраты на охлаждение центров обработки данных и повысит общую эффективность. Также восстановление энергии, образующейся при нагреве аккумулятора и двигателя в электромобилях, может способствовать увеличению запаса хода.
По словам авторов исследования, новый метод полностью совместим с существующими технологиями производства микросхем. Это ускорит появление в ближайшем будущем модулей, преобразующих избыточное тепло в полезную энергию в умных устройствах и промышленном оборудовании.
