proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2017 год
  Агентство  ПРоАтом. 22 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Обсудим?!
На ГХК открытые бассейны с РАО засыпают грунтом. Ваше отношение?
Поддерживаю такой способ изоляции
Допускаю при научном обосновании
Нужно РАО извлекать, в емкости и в хранилище

Результаты
Другие опросы
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышла в свет книга воспоминаний Михаила Владимировича Шавлова. Авторитет инженера, технического специалиста был в то время в стране на самом достойном уровне, поэтому и страна развивалась высочайшими темпами.
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
PRo Рекламу

[13/03/2018]     ТЭП новой архитектуры для альтернативной энергетики

А.В.Косарев, д.т.н., профессор, председатель Оренбургского отделения АН «Векторной энергетики»

Несмотря на заманчивую простоту и надёжность, несмотря на почти двухсотлетние усилия исследователей, термоэлектрические преобразователи так и не стали источниками электроэнергии в промышленных масштабах из-за низкого КПД и малых единичных мощностей. Их широко используют только в измерительной технике. Предлагаемый тонкоплёночный термоэлектрический преобразователь новой архитектуры по оценкам позволит получить большие единичные мощности при относительно высоком КПД.



Ещё одной особенностью предлагаемого термоэлектрического преобразователя является возможность его эффективной работы на естественных перепадах температур возобновляемых источников энергии. Открываются новые возможности для космической ядерной энергетики.   

 

Вводная часть

Термопара является устройством, позволяющим непосредственно преобразовывать тепловую энергию в электрическую, хаотическую энергию в кооперативную, способную совершать полезную макроскопическую работу. В термопаре тепловой поток, возникающий за счет разности температур спаев, распространяется от горячего спая к холодному. При этом фононы теплового потока в каждой ветви термопары увлекают за собой электроны проводимости, передавая последним направленную энергию теплового потока. Эффект увлечения электронов фононами впервые высказан Гуревичем и экспериментально подтверждён Фредериксом и Гебалле. [2]. Эта переданная электронам направленная энергия теплового потока и есть ЭДС для каждой ветви термопары. Величина передаваемой энергии от потока фононов к электронам проводимости для каждой ветви термопары, по причине их различной кристаллической природы, различна. Опытным путем установлен термоэлектрический ряд проводников и полупроводников по отношению к стандартному проводнику – платине или серебру. Если термопара замкнута на контур, то в контуре создается ЭДС как разность ЭДС ветвей:

Термопарная поверхность

Рассмотрим термоэлектрические явления в термопарах, изображенных на рисунках 1 и 2. На Рис.1 изображено последовательное соединение термопар в натуральную величину. На Рис.2 изображена та же цепочка термопар, но длина ветвей термопар уменьшена до длины порядка 0.01 – 1,0 микрона. В результате получим термопарную поверхность. На Рис.3 изображен в аксонометрии один элемент (одна термопара) термопарной поверхности, с указанной длиной ветвей.

Особенностью существующих термопар, в том числе и пленочных термопар, используемых в измерительной технике, является большое внутреннее сопротивление термопары  как  источника  электродвижущей  силы  (ЭДС),  вызванные  большой  длиной и малым поперечным сечением ветвей термопары: 

>

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

 

Это же является причиной большого термического сопротивления для теплового потока через ветви термопары, часть кооперативной энергии которого и преобразуется термопарой в электрическую энергию. Такая особенность приводит к тому, что КПД современных термопар, по превращению тепловой энергии в электрическую, не превышает 1% для металлических и 5-7% для полупроводниковых термопар и не позволяет получить большие мощности термоэлектрических преобразователей. Исследования автора в области неравновесной термодинамики [10] позволяют по иному взглянуть на процессы преобразования тепловой (хаотической) энергии в работу (электрическую энергию) в термопаре.

В результате получим тонкоплёночную термопарную поверхность (ТПТП), у которой ветви термопар превращаются в тонкие пленки, формируемые на основе пленочных технологий микроэлектроники (напыление, электролиз и т.д.). Пленки формируются на подложке, образующей спай. Мы в качестве примера рассматриваем термопару железо-никель на медной подложке спае. Внутреннее сопротивление такой термопарной поверхности как источника ЭДС будет на много порядков меньше чем существующих термопар. (См. (2)). А через большие, ни чем не ограниченные поверхности таких термопар можно, даже при малых перепадах температур, пропускать большие тепловые потоки и соответственно получать большие мощности.

Выясним характер изменения КПД термопары при уменьшении длины ветвей и переходе к пленочным термопарам, когда длина ветвей (толщина пленок) термопары уменьшится до порядка микрона или в пределе до 100-500А (ангстрем). Предел определяется длиной свободного пробега электрона в кристалле, на которой происходит ускорение электрона фононами, т.е. передача ему части кооперативной энергии теплового потока фононов.


Определим КПД термопары как отношение вырабатываемой термопарой электрической мощности к тепловому потоку, протекающему через разомкнутую термопару:

В общем случае ЭДС термопары зависит от трёх величин: пары проводников, температурной зоны, в которой происходит взаимодействие фононов с электронами, и перепада температур между спаями, определяющим тепловой поток фононов через термопару.

Физически (6) понятно, так как именно кооперативный поток фононов увлекает за собой электроны проводимости, является той сторонней силой, которая создает ЭДС. Энергетический поток фононов передаёт часть энергии электрическому потоку электронов. Не перепад температур двигает поток электронов, а энергетический поток фононов, формирующийся при перепаде температур. И поток фононов и поток электронов это коллективные энергетические характеристики системы. Энергия от системы фононов передаётся системе электронов. А температура это усреднённая величина, характеризующая энергетическое состояние отдельной частицы.

Теперь рассмотрим, как ведет себя с уменьшением длины ветвей термопары, вырабатываемая ею электрическая мощность при прочих неизменных условиях. Учитывая (4) и (6)  имеем:

Из (8) видно, как того и следовало ожидать, что с уменьшением длины и увеличением поперечного сечения ветвей термопары, т.е. с уменьшением внутреннего сопротивления термопары как источника ЭДС, КПД термопары растёт. Уменьшая линейные размеры термопары (длину ветвей) до длин сопоставимых с длинами свободного пробега электрона, т.е. порядка 100 ангстрем, достигнутые значения КПД для термопар (1% для металлических и 5-7% для полупроводниковых) можно сохранить при малых перепадах температур. Отметим, что использованные при выводе (8) законы теплопередачи, Ома и Зеебека являются экспериментальными законами, проверенными в самом широком диапазоне. Их совокупное применение к тонкопленочной термопаре, предложенной конструкции и позволило получить (8). В связи с этим хотелось бы отметить такой момент, часто встречающийся в литературе при выводе формул КПД для термопары.

Коль скоро множитель является фундаментальным законом, то он должен реализовываться в экспериментальных законах, которые мы использовали. Если применять множитель, то закон Карно учитывается дважды.

Вывод (8) вступает в противоречие с выводами традиционной термодинамики. Рассмотрим возникшее противоречие в свете динамики эволюции. Наиболее полно представления о динамике эволюции изложены в [10].

Передача тепла, тепловой поток в твердом теле осуществляется фононами, т.е. за счет согласованных колебаний кристаллической решетки твердого тела. Принято считать, что термо ЭДС термопары обусловлена тремя причинами: 1) зависимостью уровня Ферми (контактной разности потенциалов) от температуры, 2) диффузией электронов (или дырок) и 3) увлечением электронов фононами. (Например, [14]). Однако первые две причины не объясняют инверсию термо ЭДС, наблюдаемую у некоторых термопар. Инверсия термо ЭДС проявляется в том, что величина термо ЭДС зависит не только от разности температур, но и от абсолютного значения температур. При достаточно больших температурах величина термо ЭДС начинает падать и может даже переменить знак. К таким парам относятся пары Fe-Mo, Fe-Ag, Fe-Cu, для последней температура инверсии равна 300 градусов по Цельсию.

Третья причина, т.е. увлечение электронов проводимости направленным (кооперативным) потоком фононов кристаллической решетки, позволяет объяснить инверсию термо ЭДС. Дадим качественное объяснение этому явлению. Кристалл можно разбить на две более или менее автономные подсистемы. Первая подсистема - это кристаллическая решетка ионных остовов, причем ионные остовы совершают малые колебания около узлов решетки. Вторая подсистема – коллективизированные электроны, характер коллективизации которых может быть совершенно различным - от образования квазимолекулярных орбит до "газа" или "жидкости" электронов проводимости в металлах, омывающих решетку ионных остовов. Обе подсистемы кристалла являются колебательными системами. [2]. Эти колебательные подсистемы будучи системами с множеством степеней свободы (практически бесконечным) имеют спектр (практически бесконечный) мод колебаний подсистем, возбуждающихся при определенных условиях. Причем в случае эффекта Зеебека колебательная подсистема ионных остовов кристалла играет роль вынуждающей колебательной силы для подсистемы электронов проводимости. Частота вынуждающих колебаний ионных остовов (частота фононов) зависит от температуры.

Из-за того, что для различных кристаллов (материала различных ветвей термопары) ионные остовы по разному откликаются на температуру (имеют разные частоты), а электронные подсистемы различных кристаллов имеют различные собственные частоты то, и передаваемая  направленная энергия от фононов к электронам проводимости в разных ветвях термопары различна в данной температурной зоне. Разность между этими энергиями и дает термо ЭДС термопары. С изменением температуры у различных ветвей термопары могут поменяться местами (по величине передаваемой энергии) и периоды резонансов, а, следовательно, и передаваемая в каждой ветви направленная кооперативная энергия от фононов к электронам проводимости и здесь будет наблюдаться инверсия термо ЭДС.

Таким образом, ЭДС термопары обязана своим происхождением эффекту увлечения электронов фононами, а другие рассматриваемые причины могут лишь уменьшать или увеличивать внутреннее сопротивление источника ЭДС. Этот вывод подтверждает правомерность (6).

Для обоснования сказанного рассмотрим процесс самоорганизации при наличии разности температур, выражающийся в появлении теплового (фононного) потока.

Рис . 4

            

Обмен импульсами и энергией между молекулами газов осуществляется через посредство потока фононов разделительной стенки, переносящих энергию и импульсы от горячего газа к холодному. Фононная волна передает энергию от частицы к частице в кристалле, и поэтому направленная энергия передается на конечную массу и квазиимпульс, согласно динамике эволюции, не вырождается. Конечно при движении одиночного фонона (одиночной волны) в направленный процесс вовлекаются соседние с направлением перемещения узлы решётки, и квазиимпульс рассеивается и затухает согласно второго закона термодинамики. Однако при достаточно плотном фононном потоке рассеяние снижается, а при когерентных волнах практически прекращается.

При когерентности квазиимпульс не только передается на конечную массу от частицы к частице, но и соударение приближается к центральному, при котором вообще не происходит рассеяния импульса. В этих условиях как показано в [10], эффект вырождения импульса резко замедляется, замедляется диссипация кооперативной энергии и рост энтропии. Когда мы говорим о плотном фононном потоке, то имеем в виду не энергетическую плотность, а плотность потока квазичастиц фононов, обладающих квазиимпульсом, несущим на себе кинетическую энергию.

Энергетическая плотность потоков Умова-Пойнтинга в кристалле зависит от плотности фононного потока квазичастиц, а также частоты и амплитуды фононов. Плотность потока фононов зависит от плотности газов, омывающих поверхность, а частота и амплитуда фононов зависит от перепада температур между сторонами поверхности. При толщине кристаллической теплопроводной стенки порядка десятков постоянных кристаллической решетки, т.е. порядка  50 - 200 ангстрем и относительно большой площади (макро размеров в теплопередаюшей плоскости в сравнении с микро размерами площади боковых ребер) потоки тепла через боковые ребра (вдоль стенки) пренебрежимо малы в сравнении с потоком тепла перпендикулярно стенке. К тому же узкие боковые ребра можно и теплоизолировать.

Потоки тепла (потоки энергии Умова-Пойнтинга) в диссипативной структуре такой пленки не рассеиваются, за исключением узкой зоны возле боковых ребер через которые уносятся микро потоки тепла. Такое возможно только при условии, что переносящие тепло фононные потоки являются продольными когерентными волнами. Колебания узлов кристаллической решетки рассматриваемой пленки имеют три степени свободы, две в плоскости пленки и одну перпендикулярную плоскости. Как уже указывалось выше, колебания узлов в плоскости пленки не переносят энергии, за исключением узкой зоны возле боковых граней, через которые теряются микро потоки тепла.

В плоскости пленки фононы представляют собой равновесные тепловые колебания, соответствующие температуре стенки. Всё количество тепла переносится перпендикулярной составляющей фононных колебаний. Причем независимо от углов, под которыми молекулы горячего газа бомбардируют пленку, энергия принимается и переносится только перпендикулярной составляющей фононов и таковой передается холодному газу.

Так как в пленке практически нет рассеяния энергии, то здесь пренебрежимо мала мощность процесса релаксации, а это значит, что в такой пленке очень мала величина главного порогового соотношения. Здесь кооперативные потоки энергии возникают при очень малой неравновесности, при самых низких перепадах температур. Резкое снижение мощности процесса релаксации в предложенной пленке достигается тем, что кооперативный результирующий импульс передается последовательно от узла к узлу, т.е. на малые постоянные массы, причем в тонкой пленке этих соударений мало. Но самое важное, что импульс и переносимая им кинетическая энергия передаются, при плотном потоке фононов, продольными когерентными фононными волнами, при которых происходит практически центральное соударение, а значит, не происходит вырождение импульса и диссипации переносимой им энергии. Здесь очень мало производство Джоулева тепла. Предложенная стенка перестает быть диссипативной рассеивающей средой и работает как фильтр по отбору импульсов выделенного направления, перпендикулярного стенке.

Из сказанного следует, что потоки энергии Умова-Пойнтинга, т.е. диссипативные структуры в кристаллической решетке стенки с хорошей теплопроводностью, формируются, при достаточной плотности квазичастиц, при низких значениях главного порогового соотношения, уже при очень малых перепадах температур. В отличие от теплопроводного кристалла вещество в аморфном состоянии имеет высокое значение главного порогового соотношения, так как из-за хаотического расположения ионов здесь исключается передача импульса на малую конечную массу по цепочке узлов и невозможно образование когерентных фононных волн, способствующих централизации взаимодействия, а стало быть, снижению вырождения импульса и диссипации энергии.

Направленный процесс передачи тепла (самоорганизация) наблюдается и при передаче тепла металлическим стержнем (традиционная термопара), если он имеет разную температуру концов, однако здесь диссипативный порог значительно выше, а соответственно велико Джоулево тепло и потери. В теплопроводной кристаллической стенке часть направленной кооперативной энергии теплового потока в результате взаимодействия фононов с электронами, передается электронам проводимости. Эта часть направленной  энергии,  определяемая  из (8) в форме направленной  электрической энергии освобождена от интенсивного воздействия причин релаксации. Во-первых, направленная энергия распространяется на малую, конечную массу свободных электронов проводимости. Во-вторых, благодаря уменьшению длины ветвей термопары до порядка длин свободного пробега электрона удается практически освободится от причины рассеяния направленной энергии электронов на ионных остовах решетки, т.е. резко снизить Джоулево тепло, являющееся следствием дисспации направленной электрической энергии. Вот этот не подверженный рассеянию направленный поток энергии и есть электрическая мощность термопары.

Источником ЭДС и электрической энергии в термопаре служит не разность температур как таковая. Температурная неравновесность является источником кооперативной энергии теплового потока.

Как уже отмечалось нами выше и из рассмотрения (8), достигнутые в настоящее время значения КПД термопар можно сохранить при перепаде температур в десятые и сотые доли градуса и превысить КПД Карно.

Рис. 5

Для придания термопарной поверхности необходимых прочностных свойств ее можно изготавливать многослойной, как изображено на Рис.5. Получается она методом последовательного напыления. Многослойная термопара позволит дополнительно увеличить КПД. Методами нано технологий на толщине термопарной поверхности в 1 мм. можно нанести более 10-тысяч слоёв отдельных термопар.

Исследование мною проблем неравновесной термодинамики начались примерно с середины 70-х годов прошлого века. Мне тогда удалось решить задачу, которая несмотря на жаркие споры так и не была решена физиками 19-го века. Речь идёт о задаче вывода закона роста энтропии и равновесного состояния в термодинамической системе из законов динамики Ньютона. Известно, что в отношении 2-го закона термодинамики сломано много копий, имеется до 2-х десятков формулировок (например, [12]). Однако от этого картина становится только туманней.

Внимательный анализ этих формулировок показывает, что существенными являются только две. Это во-первых, закон роста энтропии и неизбежности наступления равновесного состояния в термодинамической системе. Во-вторых, вытекающий из теории Карно принцип “компенсации за преобразование тепла в работу”. Согласно этого принципа - тепло это некая ущербная форма энергии, которая не может быть полностью (без компенсации) преобразована в другие виды. Когда мне удалось вывести закон роста энтропии как следствие законов сохранения и превращения энергии, сохранения результирующего импульса при их действии в много частичной корпускулярной среде, то выяснилось, что для теории Карно здесь не осталось места. Внимательное изучение теории Карно показало, что она не носит общефизического характера и распространяется только на технологии преобразования тепла в работу с использованием процессов расширения рабочего тела. Но даже и здесь теория Карно полностью распространяется только на тепловые циклы без регенерации тепла. И как выяснилось термодинамическая теория Карно не имеет ни какого отношения к термоэлектрическим генераторам. [10]. Я более тридцати лет развивал и пытался донести до научной общественности свои взгляды на основания термодинамики.

Конечно, тема была убийственной и я получил по полной. Начав упорно заниматься темой в 19 лет, свою первую публикацию я увидел в 50 лет. Что меня особенно шокировало в нравах научной среды, так это отношение к оппоненту устоявшихся канонов, особенно если оппонент без регалий. Я чувствовал какую-то запредельную враждебность за то, что ставил в тупик людей, считающих себя хозяевами олимпа (как они не скромно о себе думали). Хотя были и немногие, помогавшие нести крест. Наверное, всем будет понятна моя благодарность людям подарившим человечеству Интернет и таким подвижникам истины как редакция издания «Атомная стратегия». Простите за лирическое отступление.

Мною также разработана и запатентована тонкоплёночная термопара, новой архитектуры [8]. Выше приведённые оценки показывают, что данная термопара при малых перепадах температур (доли и единицы градусов) способна выдавать большие электрические мощности при высоком КПД.

 

Схема работы термопарной поверхности на перепадах температур       окружающей среды

В окружающей нас природе постоянно существуют различные перепады температур. Например, перепады температур между различными по высоте слоями воды в морях и океанах, между массами воды и воздуха, перепады температур через стены зданий. Покажем возможность работы ТПТП на естественных перепадах температур, на возобновляемых источниках энергии.

Постановка задачи: Оценить габаритные размеры и иные характеристики термоэлектрического преобразователя с архитектурой термопарной поверхности в климатических условиях Арктики.

Исходные данные:

1)    Мощность установок – 1 Мвт.

2)    Перепад температур между тёплым и холодным слоем воды по глубине - 10°С.

Рис. 6

Принципиальная схема термопарной установки с тепловыми контурами изображена на Рис. 6. Холодный слой воды начинается от нижней кромки льда, где его температура равна 0°С и до температуры 4-5°С. В эту область передаётся тепло от холодных спаев термопарной поверхности. Тёплый слой воды в глубине определяем в диапазоне температур 10-15°С.

Термопарная установка располагается по уровню между холодным и тёплым слоями. Холодные спаи с помощью теплового контура соединяются с холодным слоем воды. Горячие спаи своим тепловым контуром соединяются с тёплым слоем. Для тепловых контуров подбираем в качестве теплоносителей вещества имеющие температуру кипения-конденсации в пределах температур слоя.

Для холодного, отводящего тепло контура, выбираем бутилен цис-2-Б. Его температура кипения-конденсации при атмосферном давлении составляет 3,7°С. Для тёплого, подводящего тепло контура, выбираем хлорид бора. Его температура кипения-конденсации при атмосферном давлении составляет 12,5°С. Вещества подобраны из  [13]. Таким образом теплоперепад между спаями термопарной поверхности будет 12,5 – 3,7 = 8,8°С.

Посчитаем тепловой поток через один квадратный метр термопарной поверхности при выше перечисленных условиях.

Тепловые контура с, таким образом, подобранными теплоносителями, будут работать в режиме тепловой трубы, что обеспечит передачу больших тепловых мощностей при малых перепадах температуры.

Примем КПД термопарной поверхности равным 10%. Хотя из теоретических воззрений, я не вижу причин, по которым нельзя получить в многослойной термопарной поверхности КПД в 50 и даже 90%.

При КПД равном 10%, один квадратный метр термопарной поверхности будет генерировать порядка 4–х киловатт электрической мощности. Возьмём пластины по 10 квадратных метров. Мощность такой пластины размером 2 метра на 5 метров будет 40 киловатт. Пакет из 25-ти таких пластин даст мощность 1 Мвт. Учитывая нанотехнологии, толщина пластины будет не более одного миллиметра. Толщина пакета из 25–ти пластин не превысит и метра. Плюс ко всему этому нужно добавить ещё простые по конструкции тепловые контуры.

И самое главное предложенное устройство использует для производства электроэнергии неисчерпаемые запасы альтернативной энергии. При этом предлагаемая технология инертна к окружающей среде и не оказывает ни какого негатива на живое. 

 

Космическая ядерная энергодвигательная установка с      термоэлектрическим преобразователем новой архитектуры   

Сразу хочу сказать, что основываясь на изложенном в предыдущем разделе, я являюсь противником использования ядерной энергетики на Земле. И в тоже время сегодня стало очевидным, что для нужд освоения космоса у ядерной энергетики нет альтернативы. Технологии химических источников энергии для получения реактивной тяги себя полностью исчерпали. Следующий шаг космонавтика может сделать с помощью ионных двигателей.

Для энергообеспечения ионных двигателей, на сегодняшний ядерная энергетика, по теоретической и технологической проработке не имеет конкурентов. Самой значительной преградой на пути ядерной энергетики в космос служит большой вес. Необходима разработка технологий, дающих большие удельные мощности на единицу веса.

Наиболее тяжёлой конструктивной деталью реактора является прочный стальной корпус и контур охлаждения. Это связано с требованиями термодинамики по достижению высоких начальных параметров (давление, температура) тепловых циклов в целях повышения КПД. Если для преобразования тепла ядерных реакторов использовать рассмотренный термоэлектрический преобразователь новой архитектуры, то задача увеличения удельной мощности на единицу веса поддаётся решению.

Для эффективной работы термоэлектрического преобразователя не нужны высокие давления, нужны только тепловые потоки, мощность которых определяется перепадом температур и величиной теплопередающей поверхности. Причём, как показано выше, для предложенной конструкции термоэлектрического преобразователя нет необходимости и в слишком высоких температурах. Это приводит к тому, что отпадает необходимость в прочном стальном корпусе реактора.

Эффективный теплоотвод из активной зоны при не высоких температурах (порядка 200 - 400°С) можно организовать на эффектах тепловой трубы, что даст относительно лёгкий контур охлаждения. Сам тонкоплёночный термоэлектрический преобразователь будет по весу пренебрежимо мал в сравнении даже с облегчёнными реактором и контуром. Важным моментом предложенной принципиальной конструкции ядерной энергетической установки с термоэлектрическим преобразователем является то, что конструкция реактора является традиционной, с предварительным преобразованием энергии ядерного деления в тепло и соответственно её разработка и изготовление для специалистов ядерщиков не представит ни каких трудностей. При пропуске потоков тепла от реактора через последовательную схему термоэлектрических преобразователей, можно добиться не только высокого КПД, но и незначительной величины сбрасываемого в космическое пространство тепла. Это приведёт к разумным размерам и весу радиационных охладителей даже для мощных ядерных установок.

Но для реализации предложенных технологий требуется проведение экспериментальных работ по изготовлению и изучению образцов тонкоплёночной термопары новой архитектуры.

В прошлом веке в СССР и США проводилась широкая программа по применению термоэлектрических преобразователей ядерной энергии для космических целей. [7]. У нас это в частности система Бук. Однако эти установки были маломощными и использовались в основном для коррекции орбиты спутников и питания бортовой аппаратуры. Для больших энергетических мощностей они были слишком громоздкими и тяжёлыми. В большой космос тогда технология не пошла.

 

Заключение 

Плёночные нано технологии на сегодня хорошо освоены и широко используются. Особых успехов эти технологии достигли в области микропроцессорной техники. Хотя существуют трудности с получением сплошности особо тонких плёнок (порядка 0,01-0,1 микрона) и их защита от окисных плёнок, резко увеличивающих электрическое и термическое сопротивление. Успешное решение технологических задач по производству термопарных поверхностей не только снизит остроту энергетических и экологических проблем, но и позволит хотя бы частично сохранить бесценное сырьё для будущего химической промышленности. Открываются новые возможности для космической ядерной энергетики.

 

       Литература  

1. Блатт Ф.Д. и др. Термоэлектродвижущая сила металлов. /Ф.Д. Блатт, П.А. Шредер, К.Л. Фойлз, Д. Грейг. / Перевод с английского И.А. Магидсона. – М.: “Металлургия”, 1980г., 248с. 

2. Вонсовский С.В., Кацнельсон М.И. Квантовая физика твёрдого тела. – М.: “Наука”, 1983г., 336с.

3. Зильберман Г.Е. Электричество и магнетизм. – М.: “Наука”, 1970г., 384с.

4. Епифанов Г.И. Физика твёрдого тела. - М.: “Высшая школа”, 1977г., 288с.

5. Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. Изд-во АН СССР, 1960г.

   6. Исакович Р.Я. Теплотехнические измерения и приборы. – М.: “Недра”, 1970г., 488с.

7. Карасёв П.А. Ядерные энергетические установки в космосе. - С-Пб.: Информационное агентство "ПРоАтом", Журнал «Атомная стратегия». 01.06.2007г.

8. Косарев А.В. Патент RU на изобретение №2131156 Термоэлектрический преобразователь. Бюл.№15 от 27.05. 1999г.

9. Косарев А.В. Тонкоплёночная термопарная поверхность – термо-электрический преобразователь нового поколения.

      www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4372.html

10. Косарев А.В. Монография “Динамика эволюции неравновесных диссипативных сред”. Издание второе, переработанное и дополненное. - Из-во: LAMBERT Academic Publishing, г. Саарбрюккен, Германия, 2013г., 354с.

11. Косарев А.В. Термодинамика в процессах  преобразования энергии ядерного деления. - С-Пб.: Информационное агентство "ПРоАтом", Журнал «Атомная стратегия». 04.07.2017г.

12. Путилов К.А. Термодинамика. - М.: “Наука”, 1971г., 377с.

13. Рабинович В.А., Хавин В.Я. Краткий химический справочник. – Ленинград,  “Химия”, 1978г., 392с.  

14. Савельев И.В. Курс физики. Том 3. – М.: “Наука”, 1989г., 304с.

15. Строшио М., Дута М. Фононы в наноструктурах. / Пер. с англ. Под ред. Г.Н. Жижина. – М.: “Физматлит”, 2006г., 320с.

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Альтернативные источники энергии
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Альтернативные источники энергии:
Новая ториевая энергетика: топливо, твэлы, реактор

Рейтинг статьи
Средняя оценка: 2.71
Ответов: 7


Пожалуйста, проголосуйте за эту статью:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 8 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: ТЭП новой архитектуры для альтернативной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 13/03/2018
А есть ли действующие макеты, образцы тонкопленочных преобразователей? Каков у них КПД, снимаемая мощность на ед поверхности? Неужели не подтвердили свои выводы экспериментально?
Или я пропустил в статье это. Спасибо.


[ Ответить на это ]


Re: ТЭП новой архитектуры для альтернативной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 13/03/2018
Формула  3 записана не верно. Одно и то же обозначение для теплопроводности материала и его толщины.


[ Ответить на это ]


Re: ТЭП новой архитектуры для альтернативной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 13/03/2018
Доктор (наверное, он врач) и дальше использует один и тот же символ для обозначения разных параметров да еще в одной и той же формуле. Надо хотя бы прочитать, что пишешь, врач.


[
Ответить на это ]


Re: ТЭП новой архитектуры для альтернативной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 14/03/2018
В формуле 3 толщина слоя должна быть в числителе, а теплопроводность в знаменателе - вероятно это опечатка..


[ Ответить на это ]


Re: ТЭП новой архитектуры для альтернативной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 14/03/2018
"изображено последовательное соединение термопар в натуральную величину." - на телефоне или планшете?


[ Ответить на это ]


Re: ТЭП новой архитектуры для альтернативной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 14/03/2018
Что вы все хихикаете, ни х... не поняли, а изображаете умных.


[
Ответить на это ]


Re: ТЭП новой архитектуры для альтернативной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 14/03/2018
Уважаемый автор! Учитывая, что здесь вряд ли присутствует много специалистов по термопарам (больше по реакторам и яд физике), я бы Вам посоветовал для доходчивости сопроводить статью абстрактом. В абстракте в одном-двух абзацах следовало бы сформулировать 1)цель работы 2)основную идею 3) метод и путь достижения цели 4)результат -достигли вашим подходом и инструментарием цели или нет, если нет, то какие трудности. Прочитав абстракт каждый решает стоит ли читать статью и детально разбираться или нет. 


[ Ответить на это ]


Re: ТЭП новой архитектуры для альтернативной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 15/03/2018
Уважаемый автор! Не могли бы Вы оценить возможность создания и параметры тепловой (электрической) мощности, кпд трубы из такой наноплёнки, свёрнутой в цилиндр наружным диаметром около 100 мм, высотой 1-2м и помещённой в скважину с водой глубиной 50 м. При достойных параметрах такая модель может оказаться полезной для индивидуальных домов в средней полосе: зимой - греет, летом - остужает. Может быть уже и имеются такие бытовые устройства? Простите за мою недостаточную прогугленность. Патологоанатом.


[
Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(812)438-3277
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.10 секунды
Рейтинг@Mail.ru