Новый источник энергии не требует обслуживания и может ждать запуска более 10 лет

Новый источник энергии не требует обслуживания и может ждать запуска более 10 лет

В России создали новый автономный термоэлектрический генератор (ТЭГ), который не требует техобслуживания и способен провести в режиме ожидания более 10 лет. В будущем такой ТЭГ может быть использован в устройствах для подачи сигналов бедствия с точными координатами места происшествия — например, в датчиках предупреждения лесных пожаров.

Новый генератор относится к типу термоэлектрических устройств, которые для выработки электричества используют разницу температур двух пластин полупроводникового модуля (эффект Зеебека). При этом главное инженерное нововведение состоит в том, что для разогрева «горячей» пластины решили использовать термитный наноматериал на основе алюминия и никеля.

— Термитные материалы известны уже более века, в настоящее время их используют при сварке металлических изделий. Для нашей разработки мы применили их особую разновидность — наноразмерные порошки, способные выделять большее количество тепла за счет более высокой скорости прохождения реакции, — рассказал ассистент Института перспективных материалов и технологий НИУ «Московский институт электронной техники» Егор Лебедев. — Кроме того, разработанный состав термитного материала не требует атмосферного кислорода, вместо него используется специальный окислитель в составе порошка, что позволяет ему работать в любых условиях окружающей среды.

Инженеры создали работающий прототип, который при малом размере (два коробка спичек) способен вырабатывать электроток силой в 100 миллиампер при напряжении в 3,5 вольта в течение двух минут. Этого достаточно, например, для работы современного смартфона в режиме разговора, если аккумулятор полностью разряжен или испорчен.

По словам специалистов, заявленные показатели могут обеспечить быстрый доступ к электроэнергии в экстремальной ситуации — в частности, для подачи сигналов бедствия с указанием точных географических координат.

Перспективность устройства подтвердили и в Физико-техническом институте (ФТИ) им. А.Ф. Иоффе: — Термитный материал действительно может послужить хорошим источником тепла для генераторов, особенно в условиях отсутствия доступа к другим видам энергии, — отметил заведующий лабораторией физики термоэлементов ФТИ Александр Бурков. — Но при этом следует учитывать, что высокая температура его горения может повлечь за собой риски возникновения пожара при работе устройства. Впрочем, в современной технике они минимизированы.

Еще один плюс нового источника питания в том, что он не требует обслуживания: — Устройство может находиться в «спящем» режиме более 10 лет — до тех пор, пока не потребуется его запуск для генерации электричества, — пояснил старший научный сотрудник Института перспективных материалов и технологий НИУ «Московский институт электронной техники» Сергей Дубков. — Характеристики генератора с годами не ухудшаются, как в случае с электрическими аккумуляторами, у которых со временем происходит саморазряд и деградация емкостных характеристик.

Кроме того, разработчики заявляют, что прибор надежно защищен от посторонних воздействий за счет герметичного корпуса.

КАК ЛЮДИ ДОБЫВАЛИ ЭНЕРГИЮ ИЗ ЗЕМЛИ БОЛЕЕ ЧЕМ 4500 ТЫСЯЧИ ЛЕТ НАЗАД?

По мнению ученых, данные свойства позволят использовать устройство в качестве питающего элемента для автономных датчиков пожарных сигнализаций, которые самоактивируются при повышении температуры выше критической. В настоящее время в них применяют литий-ионные или щелочные аккумуляторы, которые требуют замены каждые 2–3 года.

Также генераторы можно будет использовать для питания научных приборов в дальних экспедициях и в качестве источников энергии в необслуживаемых датчиках, которые будут предупреждать о критических повреждениях особо важных строительных конструкций, например мостов. По словам ученых, возможно применение разработки и в космосе — в качестве резервного источника питания для спутников, который запускается при возникновении технических проблем. Например, если у аппарата не раскрылись солнечные батареи.

НЕМЕЦКАЯ КОМПАНИЯ ПОСТАВЛЯЕТ СВОИМ КЛИЕНТАМ НЕОГРАНИЧЕННОЕ КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА 19,90 ЕВРО

Однако некоторые эксперты оценивают возможности такого ТЭГа осторожно: — Электрическая емкость стандартных щелочных батареек сопоставимого размера в тысячи раз превосходит аналогичную характеристику нового устройства, что существенно ограничивает его применяемость, — считает эксперт по автономным термоэлектрическим генераторам Петр Шостаковский. — Впрочем, это не значит, что подобные генераторы не нужны. За счет высокой надежности, автономности и длительного срока хранения их действительно было бы полезно применять в качестве источников питания для самоактивирующихся аварийных датчиков систем безопасности.

При получении необходимого финансирования производство нового генератора может начаться уже через 2–3 года.