المصدر: جامعة ميشيغان

يحرز الباحثون في جامعة ميشيغان تقدمًا كبيرًا في تطوير أجهزة يمكنها تحويل الحرارة إلى كهرباء بكفاءة، وتقترب من الحد الأقصى النظري للكفاءة.

تعمل هذه الأجهزة، المعروفة باسم الخلايا الكهروضوئية الحرارية، بشكل مشابه للخلايا الشمسية عن طريق تحويل الإشعاع الكهرومغناطيسي إلى كهرباء ولكنها تستخدم فوتونات الأشعة تحت الحمراء ذات الطاقة المنخفضة بدلاً من الضوء المرئي.

حقق أحدث جهاز طوره فريق البحث كفاءة تحويل طاقة بنسبة 44٪ عند 1435 درجة مئوية، متجاوزًا بشكل كبير كفاءة 37٪ للتصاميم السابقة. هذا التقدم مهم بشكل خاص للبطاريات الحرارية*، والتي يمكنها تخزين الطاقة المتجددة المتقطعة وتحويلها إلى كهرباء خلال ساعات الذروة، مما يساعد في دمج نسب أعلى من الطاقة المتجددة في الشبكة الكهربائية والمساهمة في أهداف إزالة الكربون.

يعتبر تقدم البطاريات الحرارية بديلاً واعدًا لطرق تخزين الطاقة التقليدية. على عكس بطاريات الليثيوم أيون، التي تتطلب التعدين وتتنافس مع سوق المركبات الكهربائية، يمكن تصنيع البطاريات الحرارية* من مجموعة متنوعة من المواد ولا تعتمد على مصادر المياه مثل تخزين الطاقة الكهرومائية.

يتضمن التصميم المبتكر للفريق طبقة هوائية رقيقة وعاكسًا ذهبيًا داخل الخلية الكهروضوئية الحرارية لإعادة تدوير الفوتونات التي لم يتم تحويلها في البداية إلى كهرباء، وبالتالي تعزيز الكفاءة. وقد أظهرت هذه التقنية، المعروفة باسم الجسر الجوي، أن تكديس جسرين هوائيين يمكن أن يزيد من نطاق الفوتونات المحولة ونطاق درجة الحرارة المفيدة للبطاريات الحرارية*.

المصطلحات الأساسية

• • البطارية الحرارية: عبارة عن جهاز يخزن الطاقة الحرارية ثم يحولها إلى كهرباء. وعادة ما تتضمن تسخين مادة إلى درجة حرارة عالية باستخدام طاقة زائدة من مصادر متجددة، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.