Российские ученые создают не нуждающиеся в топливе генераторы для Арктики и космоса

В России дан старт масштабному научному проекту, который может навсегда изменить подход к энергоснабжению удаленных территорий. Исследователи из Национального исследовательского университета «МИЭТ» и НИТУ «МИСИС» объединили усилия для разработки термоэлектрических генераторов (ТЭГ) нового поколения. В отличие от традиционных электростанций, этим устройствам не нужны топливо, турбины или движущиеся части.

В основе технологии лежит эффект Зеебека – физическое явление, открытое почти два века назад. Если создать разницу температур между двумя сторонами полупроводникового материала, по нему потечет электрический ток. Проще говоря, устройство преобразует бросовое тепло напрямую в электричество. Отсутствие механики делает такие генераторы абсолютно бесшумными, отказоустойчивыми и способными работать до 25 лет без какого-либо обслуживания.

Ключевое отличие новой российской разработки от существующих аналогов заключается в комплексном подходе. Ученые решили пересмотреть весь жизненный цикл изделия:

Умные материалы: вместо одного универсального вещества будут применяться многосекционные ветви термоэлементов. Каждая секция создается из сплава, чьи свойства идеально подходят для конкретного участка огромного температурного градиента (до 1200 Кельвинов). Это позволяет максимально эффективно утилизировать тепловую энергию.
Бессмертные контакты: одной из главных проблем ТЭГ всегда было разрушение мест спайки при постоянных перепадах температур. Новая многослойная архитектура контактных систем призвана полностью исключить риск расслоения и деградации устройства.
Любая форма: генераторы смогут выпускаться как в плоском (планарном), так и в цилиндрическом (радиальном) исполнении, что позволит интегрировать их в любые источники тепла – от стенки печи до корпуса реактора.

Потенциальные сферы внедрения охватывают стратегически важные направления:

Автономное питание метеостанций, погранзастав и поселков вдоль Северного морского пути, куда экономически невыгодно тянуть линии электропередач.
Обеспечение резервным питанием атомных станций малой мощности (АСММ) и перспективных атомных ледоколов.
Питание аппаратуры межпланетных зондов и роверов. В тени планет или далеко от Солнца, где фотоэлектрические панели бесполезны, разница температур станет единственным источником жизни аппарата.

Для координации усилий на базе НИЦ «Курчатовский институт» формируется специальный консорциум. Его итоговой целью является создание полноценной отечественной линейки промышленных термоэлектрических модулей, способных обеспечить технологический суверенитет России в области генерации энергии.