New passive device continuously generates electricity during the day or night
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Le nouveau dispositif passif génère de l'électricité en continu pendant la journée ou la nuit
par Optica
Le nouveau générateur thermoélectrique auto-alimenté utilise un absorbeur solaire à ultra large bande (UBSA) pour capter la lumière du soleil, qui chauffe le générateur. Simultanément, un autre composant appelé émetteur de refroidissement radiatif planaire (RCE) refroidit une partie de l'appareil en libérant de la chaleur. Crédit : Haoyuan Cai, Université Jimei
Des chercheurs ont mis au point un nouveau générateur thermoélectrique (TEG) qui peut produire de l'électricité en continu en utilisant la chaleur du soleil et un élément radiatif qui libère de la chaleur dans l'air. Parce qu'il fonctionne de jour comme de nuit et dans des conditions nuageuses, le nouveau TEG auto-alimenté pourrait fournir une source d'alimentation fiable pour les petits appareils électroniques tels que les capteurs extérieurs.
"Les sources d'énergie traditionnelles comme les batteries ont une capacité limitée et nécessitent un remplacement ou une recharge réguliers, ce qui peut être gênant et non durable", a déclaré le chef de l'équipe de recherche Jing Liu de l'Université Jimei en Chine. "Notre nouvelle conception de TEG pourrait offrir une solution d'énergie durable et continue pour les petits appareils, répondant aux contraintes des sources d'alimentation traditionnelles comme les batteries."
Les TEG sont des dispositifs à semi-conducteurs qui utilisent les différences de température pour générer de l'électricité sans aucune pièce mobile. Dans la revue Optics Express, Liu et une équipe de chercheurs multi-institutionnelle décrivent et démontrent un nouveau TEG qui peut générer simultanément la chaleur et le froid nécessaires pour créer une différence de température suffisamment grande pour générer de l'électricité même lorsque le soleil n'est pas éteint. La source d'alimentation passive est composée de composants faciles à fabriquer.
"La conception unique de notre générateur thermoélectrique auto-alimenté lui permet de fonctionner en continu, quel que soit le temps", a déclaré Liu. "Avec un développement ultérieur, notre TEG a le potentiel d'avoir un impact sur un large éventail d'applications, des capteurs à distance à l'électronique portable, en promouvant une approche plus durable et respectueuse de l'environnement pour alimenter notre vie quotidienne."
Améliorer les performances du TEG
Lorsqu'un matériau thermoélectrique subit un gradient de température, les électrons s'écoulent de la partie chaude vers la partie froide, générant un courant électrique. Bien qu'il existe des TEG basés sur ce phénomène, ils ont tendance à produire des différences de température instables et ne génèrent pas assez d'électricité pour être utiles.
Pour remédier à ces limitations, les chercheurs ont développé un nouveau type de TEG. Il utilise un composant appelé absorbeur solaire à ultra large bande (UBSA) pour capter la lumière du soleil, qui chauffe un côté du générateur. Simultanément, un autre composant appelé émetteur de refroidissement radiatif planaire (RCE) refroidit l'autre côté en libérant de la chaleur. L'UBSA et le RCE peuvent être appliqués à un substrat flexible, ce qui pourrait être utile pour alimenter des appareils portables, par exemple.
Étant donné que la puissance de chauffage de l'UBSA est nettement supérieure à la puissance de refroidissement du RCE sous une intensité solaire normale, les chercheurs ont placé le RCE au-dessus d'un UBSA avec une plus grande surface. Lorsque la lumière du soleil frappe l'ensemble de l'appareil, les parties non ombragées d'UBSA absorbent l'énergie du soleil pour se réchauffer tandis que le RCE sur le dessus commence à se refroidir. La combinaison du chauffage et du refroidissement crée une différence de température qui est convertie en électricité.
La nuit ou par temps nuageux, la différence de température est considérablement réduite en raison de l'absence de lumière directe du soleil. Cependant, il existe encore une certaine différence de température qui peut être utilisée pour générer de l'électricité, bien qu'à un rendement inférieur par rapport à une journée ensoleillée.
Produire de l'électricité la nuit
Pour tester l'appareil, les chercheurs ont mené des expériences en plein air dans différentes conditions météorologiques. Ils ont surveillé la tension de sortie de l'appareil et ont constaté qu'il pouvait générer de l'électricité en continu tout au long de la journée et de la nuit et pendant des conditions de lumière du jour nuageuse. L'appareil a atteint une sortie de tension de crête de 166,2 mV dans des conditions diurnes claires, suffisamment pour alimenter un petit capteur ou appareil. Dans des conditions nocturnes claires et diurnes nuageuses, il a généré respectivement 14,7 mV et 95 mV.
"Notre méthode innovante pour combiner le chauffage solaire avec le refroidissement radiatif permet au TEG de générer de l'électricité sans interruption", a déclaré Haoyuan Cai, membre de l'équipe de recherche. "Cela pourrait améliorer l'accès aux services essentiels, en particulier dans les zones reculées ou sous-développées où les sources d'énergie traditionnelles ne sont pas disponibles."
Les chercheurs travaillent maintenant à optimiser davantage l'efficacité, la durabilité et l'évolutivité de l'appareil et prévoient de tester sa stabilité et sa fiabilité à long terme dans diverses conditions. Ils souhaitent également explorer le potentiel de production de masse à un coût raisonnable et améliorer les performances et l'adaptabilité de l'appareil aux différents
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COMMENTAIRES
Question -réponse pour les SIMPLES QUIDAM
1/Quel éléments génère de l'électricité ?
L 'électricité domestique est produite avec des turbines . Les grandes technologies de production comprennent les turbines à gaz, ou a vapeur , les turbines hydroélectriques, les éoliennes et l'énergie solaire photovoltaïque.
2/ Question -réponse pour les avertis :
Quel est alors l interet précis de cet article ? Sa novation dans les conditions qu il s impose :durabilté en conditions de luminosité variable :un gradient de chaleur conservé un potentiel d 'énergie comme le montre les graphiques
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More information: Jing Liu et al, All-day uninterrupted thermoelectric generator by simultaneous harvesting of solar heating and radiative cooling, Optics Express (2023). DOI: 10.1364/OE.483531
Journal information: Optics Express
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