"Порушили" закон фізики: як новий винахід збільшить ефективність сонячних батарей

У Каліфорнійському технологічному інституті змогли всупереч закону Кірхгофа створити пристрій, що використовує енергію, яку випромінюють об'єкти, що нагріваються, повідомляє SciTechDaily. Завдяки цьому різні системи, що збирають енергію, наприклад сонячні панелі, можуть працювати ще ефективніше, зазначають автори у своїй науковій роботі.

Що ще за закон Кірхгофа?

Згідно з цим законом, який Густав Кірхгоф вивів 1860 року, ефективність поглинання та випромінювання дорівнюють для кожної довжини хвилі та кута падіння. Грубо кажучи, якщо ви візьмете предмет і поставите його на сонце, він почне нагріватися, тому що поглинає енергію сонячного проміння і перетворює цю енергію на тепло.

Якщо ви залишите цей об'єкт зовні, він продовжить нагріватися, але тільки до певного моменту, проте не загориться. А все тому, що крім поглинання енергії об'єкти (предмети або навіть люди) ще й випромінюють накопичене тепло. У підсумку виходить ситуація, коли поглинуте тепло частково випромінюється назад до сонця і витрачається, по суті, даремно. Такі закони фізики та світобудови.

Як вчені змінили закон Кірхгофа

Закон Кірхгофа зберігається вже понад 150 років, і, хоча теоретичні пропозиції щодо його порушення висувалися раніше, тільки зараз ученим вдалося його обійти. Новий пристрій, розроблений у лабораторії Гаррі Етуотера, професора прикладної фізики та матеріалознавства Говарда Г'юза, порушує тісний зв'язок між ефективністю об'єкта, що поглинається і випромінюється. Винахід може мати важливі наслідки для стійких систем збору енергії.

"Сам пристрій поєднує в собі матеріал, що має сильний відгук на магнітне поле, і структуру, що підсилює поглинання і випромінювання в інфрачервоному діапазоні. Що особливо цікаво, так це те, що ми можемо спостерігати ефект, просто нагріваючи пристрій до температури, вищої за кімнатну, і безпосередньо порівнюючи ефективність випромінювання з ефективністю поглинання", — кажуть дослідники.

Що це дасть у майбутньому

Винахід американських учених допоможе в майбутньому створювати пристрої збору енергії більш ефективно і не витрачати випромінювану ними енергію даремно. Наприклад, якщо об'єкт, що збирає енергію, як-от фотогальваніка (сонячна панель), повторно випромінює частину своєї поглиненої енергії назад до джерела енергії (Сонця), то це випромінювання можна переспрямувати на ще один об'єкт, що збирає енергію.

Це допоможе досягти більш високої ефективності перетворення енергії. Розробка вчених уже зацікавила Агентство перспективних дослідницьких проєктів Міністерства оборони США (DARPA), яке виділило фінанси на перспективний проєкт. Тож, можливо, у майбутньому військові отримають сонячні панелі, які ефективніше забезпечуватимуть армію США енергією, адже американська армія зараз шукає будь-які способи енергонезалежності.

Так само подібна технологія може стати в пригоді у космосі. Зараз NASA спільно з компанією Light Bender розробляє систему дзеркал для Місяця, яка перенаправляє сонячне світло, щоб підживлювати акумулятори на значній відстані.

Раніше Фокус писав, що вчені створили двосторонні сонячні панелі, які збирають світло і з вулиці, і з приміщення. Дослідники стверджують, що двосторонні панелі можуть стати наступним проривом у сонячній енергетиці.