Добавить новость
ru24.net
News in English
Ноябрь
2024

Quantum-inspired design boosts efficiency of heat-to-electricity conversion

0
Houston TX (SPX) Nov 22, 2024 - Researchers at Rice University have found a new way to improve a key element of thermophotovoltaic (TPV) systems, which convert heat into electricity via light. Using an unconventional approach inspired by quantum physics, Rice engineer Gururaj Naik and his team designed a thermal emitter that can deliver high efficiencies within practical design parameters.

The research could inform the development of thermal-energy electrical storage, which holds promise as an affordable, grid-scale alternative to batteries. More broadly, efficient TPV technologies could facilitate renewable energy growth - an essential component of the transition to a net-zero world. Another major benefit of better TPV systems is recouping waste heat from industrial processes, making them more sustainable. To put this in context, up to 20-50% of the heat used to transform raw materials into consumer goods ends up being wasted, costing the United States economy over $200 billion annually.

TPV systems involve two main components - photovoltaic (PV) cells that convert light into electricity and thermal emitters that turn heat into light. Both of these components have to work well in order for the system to be efficient, but efforts to optimize them have focused more on the PV cell.

"Using conventional design approaches limits thermal emitters' design space, and what you end up with is one of two scenarios: practical, low-performance devices or high-performance emitters that are hard to integrate in real-world applications," said Naik, associate professor of electrical and computer engineering.

In a new study published in npj Nanophotonics, Naik and his former Ph.D. student Ciril Samuel Prasad - who has since earned a doctorate in electrical and computer engineering from Rice and has taken on a role as a postdoctoral research associate at Oak Ridge National Laboratory - demonstrated a new thermal emitter that promises efficiencies of over 60% despite being application-ready.

"We essentially showed how to achieve the best possible performance for the emitter given realistic, practical design constraints," said Prasad, who is the first author on the study.

The emitter is composed of a tungsten metal sheet, a thin layer of a spacer material and a network of silicon nanocylinders. When heated, the base layers accumulate thermal radiation, which can be thought of as a bath of photons. The tiny resonators sitting on top "talk" to each other in a way that allows them to "pluck photon by photon" from this bath, controlling the brightness and bandwidth of the light sent to the PV cell.

"Instead of focusing on the performance of single-resonator systems, we instead took into account the way these resonators interact, which opened up new possibilities," Naik explained. "This gave us control over how the photons are stored and released."

This selective emission, achieved through insights from quantum physics, maximizes energy conversion and allows for higher efficiencies than previously possible, operating at the limit of the materials' properties. To improve on the newly achieved 60% efficiency, new materials with better properties would need to be developed or discovered.

These gains could make TPV a competitive alternative to other energy storage and conversion technologies like lithium-ion batteries, particularly in scenarios where long-term energy storage is needed. Naik noted that this innovation has significant implications for industries that generate large amounts of waste heat such as nuclear power plants and manufacturing facilities.

"I feel confident that what we have demonstrated here, coupled with a very efficient low bandgap PV cell, has very promising potential," Naik said. "Based on my own experience working with NASA and launching a startup in the renewable energy space, I think that energy conversion technologies are very much in need today."

The team's technology could also be used in space applications such as powering rovers on Mars.

"If our approach could lead to an increase in efficiency from 2% to 5% in such systems, that would represent a significant boost for missions that rely on efficient power generation in extreme environments," Naik said.

Research Report:Non-Hermitian selective thermal emitter for thermophotovoltaics




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



В Подмосковье сотрудники Росгвардии задержали гражданку, находившуюся в федеральном розыске

В Подмосковье росгвардейцы пришли на помощь пострадавшим в результате ДТП

В Подмосковье росгвардейцы пришли на помощь пострадавшим в результате ДТП

В Подмосковье офицер Росгвардии оказал помощь в эвакуации  пострадавших в результате ДТП


Что посмотреть в Майкопе за один день: маршрут по главным достопримечательностям

Канделаки объяснила, почему Comedy Club не грозит закрытие

Как Майли Сайрус нашла баланс между жизнью и карьерой?

Хейли Бибер вышла на связь после слухов о разладе с Джастином: фото


Best Black Friday office chair and desk deals: November 28

What to know before Stanford visits SJSU for Bill Walsh Legacy Game

Lucas County Dogs for Adoption: 11/28

Derek Chisora unveils plan for shock career change once he’s retired from boxing – but plans dream 50TH fight first


Жители Республики Татарстан потратили на ювелирные изделия более 6,2 млрд рублей за 9 месяцев 2024 года

Каршеринг BelkaCar награжден премией «Бренд года в России 2024»

StarLine на Международном полимерном симпозиуме

Лето на верховых болотах Ленинградской области


Plug In Digital перевыпустит Serial Cleaner на iOS и Android

Suicide Squad: Kill the Justice League is $3.50 on Steam, letting you poke around one of 2024's most interesting failures for the price of a cheeseburger

Meet weird avians, save a kidnapped goddess, and explore a gorgeous lantern world inspired by Persian art in this very funny new indie adventure game

Riot is flexing its anticheat Vanguard by placing a bounty of up to $100,000 for anyone brilliant enough to find and report gaps in the system


Секретар Миколаївської міськради у робочий час у нетверезому стані рекламував свій бізнес


Больше всего в России вырос спрос на антидепрессанты в Москве и Петербурге

Жители Республики Татарстан потратили на ювелирные изделия более 6,2 млрд рублей за 9 месяцев 2024 года

Как подготовить машину к зиме

Time to Cashmere




Полиция провела рейд в клубе Base в Санкт-Петербурге

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Отделение СФР по Москве и Московской области оплатило свыше 243 тысяч дополнительных выходных дней по уходу за детьми с инвалидностью

Рахимов — о ничьей с ЦСКА: «Конечно, это упущенная победа, но можно говорить о закономерности результата»

Трансляцию балета "Щелкунчик" покажут россиянам накануне Нового года


Путин подписал закон о расширении действия полиса ОСАГО на Белоруссию

Водитель Mitsubishi насмерть сбил женщину на севере Москвы

Как в Москве проходит Московская неделя интерьера и дизайна: фоторепортаж

Источник: Шипулин убедился, что в Госдуме делать нечего


Динара Сафина назвала турниры Большого шлема, которые Даниил Медведев может выиграть в следующем сезоне

Хачанов намерен вернуться в топ-10 рейтинга ATP в следующем году

Даниил Медведев открыл собственный теннисный корт во Франции

«Настоящий позор». Кафельников отреагировал на допинг‑скандал с Игой Швентек


Гол Бензема помог «Аль-Иттихаду» разгромить «Аль-Иттифак»

Российские застройщики предупредили о росте стоимости загородной недвижимости на 35-50%

Менеджер Песни. Менеджер Релиза Песни.

Водитель Mitsubishi насмерть сбил женщину на севере Москвы


Музыкальные новости

Андрей Губин завершил карьеру из-за проблем со здоровьем

Рэпер Джиган запустил производство своего безалкогольного пива

Лерчек получает букет от бывшего, а Джиган ищет жену и дочку в лесу: что смотреть на ТНТ в выходные

Появилось видео падения Дианы Арбениной с балкона во время концерта



В Республике Татарстан пройдет региональный отборочный тур фестиваля детского творчества «Добрая волна»

В Подмосковье сотрудники Росгвардии задержали гражданку, находившуюся в федеральном розыске

Time to Cashmere

Жители Республики Татарстан потратили на ювелирные изделия более 6,2 млрд рублей за 9 месяцев 2024 года


Бастрыкину доложат о деле мигранта, заманившего девочку в подсобку

Матвиенко отметила успехи Карелии в реализации различных проектов

Хуркач взял в команду Лендла и Массу

Ким Чен Ын: Северная Корея всегда будет на стороне России


Водитель Mitsubishi насмерть сбил женщину на севере Москвы

Как подготовить машину к зиме

Из пункта М в пункт П // «Ъ» напоминает, сколько времени уходило в разные времена на дорогу из Москвы в Петербург по воде, по земле и по воздуху

Грузовик врезался в два такси: в Москве произошло смертельное ДТП


Ядерный удар в ответ: Москва рассматривает новый опасный план - Sky News

Ракетный потенциал: Путин определил возможные стратегические цели «Орешника»

Нехаммер допустил визит в Москву и Киев при снижении боевой активности

Посол Германии объяснил звонок Шольца Путину





«Гнев врачуется временем»: зачем разводящимся супругам нужны три месяца на примирение

Онколог напомнил москвичам о важности проходить профилактические обследования ЖКТ

Больше всего в России вырос спрос на антидепрессанты в Москве и Петербурге

В Петербурге и Ленобласти вырос спрос на антидепрессанты на 17%


Βмecтο угля мοжeм тοпить муcοpοм – пapтия Зeлeнcκοгο пοдбaдpивaeт «гpοмaдян»

Из ответа Пескова Байдену следует, что ударов по центрам принятия решений может и не быть


ЦСКА спас ничью в матче с "Рубином" в РПЛ, благодаря голу Лукина на 96-й минуте

Красавицы из Ульяновска завоевали гран-при конкурса «Топ-модель России-2024»

Мужчина избил бейсбольной битой и ограбил своего знакомого на юге Москвы

ЦСКА и "Рубин" огласили стартовые составы на матч 17-го тура РПЛ


Промышленность Беларуси и России выходит на новый уровень взаимодействия



Собянин рассказал о развитии проекта "Сделано в Москве"

Собянин назвал Москву центром создания прорывных технологий

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин рассказал о памятниках архитектуры, которые реставрируют в Москве


В рейтинге качества жизни российских городов Ростов обвалился сразу на 17 мест

Дерево с бородой растет в амурском лесничестве

В Hybrid Platform появилась функция создания кастомных метрик

Киноплатформа «Москино» отмечена премией TAdviser IT Prize


Гол Бензема помог «Аль-Иттихаду» разгромить «Аль-Иттифак»

Тарханов поделился ожиданиями от матча «Зенит» - «Крылья Советов»

Более 200 подъездов в жилых домах приведут в порядок в Одинцове в 2024 году

Полиция провела рейд в клубе Base в Санкт-Петербурге


3D мэппинг-представление пройдет на Дворцовой площади

В минстрое Поморья обсудили перспективы применения в регионе механизма комплексного развития территорий

Декабрь спрогнозировали россиянам синоптики

Школьники из Архангельской области – в числе победителей и призеров Национальной технологической олимпиады Junior


В России массово воруют масло: за неделю заведено около 50 дел

«Жить стало лучше, жить стало веселее». Севастополь и Симферополь - в лидерах российского рейтинга по уровню жизни в 2024 году

В рейтинге качества жизни российских городов Ростов обвалился сразу на 17 мест

Россияне активно воруют масло из магазинов по всей стране


Мигрант похитил двух подростков и вымогал у них деньги, угрожая пистолетом

Активисты из Подольска стали победителями конкурса «Волонтер года»

Сезон катков во дворах откроется в Балашихе 1 декабря

Хорошо, что не в минусе. Чистая прибыль Роснефти, относящаяся к акционерам, за 9 месяцев 2024 г. снизилась почти на 14%












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Серена Уильямс

Серена Уильямс: «Хочу пробежать полумарафон. Мне просто необходимо в чем-то соревноваться. Я безумно скучаю по теннису»






Гладилин: «Спартак» может вылететь от «Акрона» в Кубке России

Как в Москве проходит Московская неделя интерьера и дизайна: фоторепортаж

SCMP: Падение курса рубля оказывает давление на китайских продавцов

Международный молодежный форум пройдет в 2025 году в Нижнем Новгороде