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




7 пагубных привычек, которые разрушают наше сердце!

Новые экскурсионные маршруты на «Валдае» из Нижнего Новгорода

Эксперт рассказала об особенностях перекрестной аллергии

Обмен опытом: Астрахань и Краснодарский край в мире туризма


Samay Raina blames parents for letting them watch his content; says, “If children that young are watching me, then their parents have failed"

Roseanne Barr is America: Iconic Trump Supporting Comedian Roseanne Barr Returns in Triumphant New Film

The transformation of women’s sports in Saudi Arabia is no mirage. Just ask the women

America’s prized ‘exceptionalism’ is the collateral damage of Trump’s tariff war, says Deutsche Bank


Екатеринбургский авторитет Гасанов устроил шумное заседание в суде

На десерт черника с малиной....

Нацпроектстрой соединил берега Оби

Туранабол эффекты


'The soundtrack to skate parks was punk rock music': Tony Hawk on the Tony Hawk's Pro Skater soundtracks, and how they shaped a generation of videogame skate kids

I built a real SteamOS Steam Machine out of the guts of an old laptop so Gabe doesn't have to go through that whole sad dance again

This tech DIYer swapped their graphics card's cooling for a CPU cooler because why not? Also it actually works

I wasn't expecting a FromSoftware game, of all things, to be so gut-bustingly funny—but just like Helldivers 2, Elden Ring Nightreign turns death into a punchline



Приехавший в Россию шотландец восхитился уровнем достатка и безопасностью Москвы

СК установил всех фигурантов инцидента с блогером на Ярославском вокзале

Всероссийский социальный туристический маршрут для участников Специальной Военной Операции и их семей «Тур для СВОих» с 30 мая по 1 июня 2025 г

Экс-гендиректора «Пластик Лоджик» и топ-менеджера «Роснано» заочно арестовали




Пенсионная система России "зиждется на прогнившей основе": Как у населения "выдирают деньги"

Эксперт Абакумова: отдыхать с семьей в Турции выгоднее, чем в Сочи

Результат отбора на конкурсную выставку «МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ»

СЛЕДЫ НЕЙРО ИИ: СЕНСАЦИЯ В ДЕЛЕ ГРУППЫ ДЯТЛОВА: США И СССР ПОДГОТОВИЛИ СНОС...США. ОГРОМНЫЙ ПОЛИТИЧЕСКИЙ СКАНДАЛ. Новости! Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества?!


«Навстречу агротеху»: российские школьники ...

Объединенная судостроительная корпорация стала владельцем Корпорации морского приборостроения

ВЦИОМ: Более трети россиян выступают против изменения ударения в слове «звонит»

Самойлова и Джиган планируют построить в Подмосковье "ферму приключений"


Мирра Андреева: После матча Касаткина кинула в меня напульсник, это было смешно

Саратовская теннисистка в Париже вышла в четвертьфинал «Большого шлема»

Теннисист Ольховский: таких соперниц, как Буассон, Андреева должна проходить

Потапова и Данилович пробились в четвертьфинал турнира «Ролан Гаррос»


ВЦИОМ: Более трети россиян выступают против изменения ударения в слове «звонит»

На «Госуслугах» опубликуют адреса бомбоубежищ по всей России

В Москве и области 5 июня ожидаются жаркий солнечный день и ночная гроза

В Москве в режиме апробации запущены центры помощи недоношенным детям


Музыкальные новости

В Петербурге строят трамвайную линию «Славянка». Районы на юге города станут привлекательнее для застройщиков? Повторитcя ли успех «Чижика»?

Тимати, Юлия Барановская, Сабина Ахмедова и другие на открытии террасы Avrora

Невеста Тимати показала малыша в кроватке — тайно родила?

Стали известны исполнители главных ролей в мюзикле Басты "Любовь без памяти"



СК установил всех фигурантов инцидента с блогером на Ярославском вокзале

Бастрыкин потребовал доклад о расследовании инцидента у Ярославского вокзала

Всероссийский социальный туристический маршрут для участников Специальной Военной Операции и их семей «Тур для СВОих» с 30 мая по 1 июня 2025 г

Результат отбора на конкурсную выставку «МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ»


«Почти победил его»: Бублик пошутил после разгрома от Синнера

Борис Михайлов: «Для меня неожиданно, что Ротенберга уволили из СКА, не могу комментировать решение руководства “Газпрома”. Роман Борисович до мозга костей в хоккее»

Создание AI Рилс. Создание AI Reels.

ЦСКА побеждает «Ростов» в Лужниках: Акинфеев завоёвывает восьмой Кубок


В ближайшее время мальчика, получившего травмы в Брянской области, выпишут из лечебного учреждения

Мобильный блэкаут. С ночи Ростовская область и еще ряд регионов испытали проблемы с мобильной связью и интернетом

Результат отбора на конкурсную выставку «МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ»

В Москве в трёх округах будет временно ограничено движение 5 и 6 июня


Путин и Трамп подтвердили свою готовность поддерживать постоянную связь

Путин планирует обсудить разработку учебных материалов по русскому языку и литературе

Путин и папа римский договорились о развитии двусторонних отношений

Семья из Оренбургской области встретилась с детским омбудсменом Марией Львовой-Беловой





Косметолог Мадина Осман: какие средства стоит выбрать для омоложения шеи

Врач предупредила о потенциальных рисках для здоровья подростков в период сдачи экзаменов

В ближайшее время мальчика, получившего травмы в Брянской области, выпишут из лечебного учреждения

Врач предупредил о вреде энергетических напитков


Зеленский заявил, что дальнейшие переговоры в Стамбуле будут бессодержательными

Оруэлловский мир Ермака и Зеленского: почему лидерам киевского режима выгодно продолжение конфликта

Это уничтожит Зеленского: компромат на главу Киева готовится к опубликованию

Президент Польши Навроцкий призвал Зеленского решить "назревшие вопросы"


Mash: «Задержанный» блогер Щепихин дважды лежал в психбольнице

«Больше чем футбол» выходит при поддержке «Авторадио»

Результат отбора на конкурсную выставку «МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ»

«Почти победил его»: Бублик пошутил после разгрома от Синнера


Си Цзиньпин отметил стратегические отношения КНР и Белоруссии

Лукашенко и Си Цзиньпин встретились в Пекине

Лукашенко заявил о беспрецедентном давлении Запада на Китай



В Измайлове открылся детский сад, построенный по модульной технологии, - Собянин

Сергей Собянин рассказал о завершении Московской недели предпринимательства

Сергей Собянин: Планируем много спортивных событий

Собянин: 1220 компаний приняли участие в Московской неделе интерьера и дизайна


Эколог поделилась, на что россияне жалуются чаще всего

Каждый третий житель московского региона стал больше интересоваться экологией - опрос

Экологи начали инициативу по спасению уникальной ольхонской полевки

Около трех тысяч видов животных обитают на зеленых территориях столицы


ВЦИОМ: Более трети россиян выступают против изменения ударения в слове «звонит»

В Москве в режиме апробации запущены центры помощи недоношенным детям

«Навстречу агротеху»: российские школьники ...

ГРУЗИЯ. США не знают, что делать с Южным Кавказом. Армения между Францией и Россией. Энергетика Азербайджана


Интересные каналы в Telegram. Лучшие каналы в Telegram.

Предельное изменение тарифов на коммуналку с 1 июля может достичь 26,1%

Барнаул оказался в числе антилидеров по снижению спроса на перелеты

Архангельская епархия и Общественная палата региона подписали соглашение о сотрудничестве


Будь другом всему живому

Новый гимн Крыма – на конкурс отобрали 87 вариантов

Результат отбора на конкурсную выставку «МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ»

Погода 5 июня: днём до +28


В Москве и области 5 июня ожидаются жаркий солнечный день и ночная гроза

В Москве в тестовом режиме начали работу центры помощи недоношенным детям

«Навстречу агротеху»: российские школьники ...

ГРУЗИЯ. США не знают, что делать с Южным Кавказом. Армения между Францией и Россией. Энергетика Азербайджана












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Новак Джокович

Джокович обыграл Зверева и пробился в полуфинал «Ролан Гаррос»






ВЦИОМ: Более трети россиян выступают против изменения ударения в слове «звонит»

В Москве и области 5 июня ожидаются жаркий солнечный день и ночная гроза

«Навстречу агротеху»: российские школьники ...

В Москве в тестовом режиме начали работу центры помощи недоношенным детям