Натриевый тепловой двигатель сулит революцию для домашних ТЭЦ

Категория: Конвертация энергии

Натриевый тепловой двигатель сулит революцию для домашних ТЭЦ

Малоизвестная электрохимическая технология может стать популярной в домашних когенерационных установках (микроТЭЦ). Молодая компания NanoConversion Technologies доработала технологию термоэлектрического преобразования на основе щелочных металлов (AMTEC), созданную изобретателями компании Форд в 60-ых годах.

Первоначально устройство назвали натриевой тепловой машиной (Sodium Heat Engine или SHE). Новое устройство, названное C-TEC, производит прямую конвертацию подводимого тепла 850ºС в электричество без движущихся частей, шума и вибраций с КПД до 30%. При использовании остаточного тепла 200ºС для отопления и получения горячей воды, суммарный КПД устройства достигает 90%.

Устройство C-TEC использует термодинамический цикл испарения и конденсации натрия, но при этом имеет закрытую конструкцию. Разработчики сравнили конструкцию с топливным элементом, у которого сжигание топлива происходит за пределами блока, позволяя элементу работать всегда без загрязнений электродов и электролита. По данным компании, устройство будет работать не менее 15 лет, т.к. используются прочные, недорогие и долговечные материалы, такие как оксид алюминия, нержавеющая сталь, долговечный корпус с встроенным теплообменником как в обычной печи. C-TEC может значительно масштабироваться, поставляя мощность от единиц Вт до кВт.

Основные принципы работа устройства:

  • Поступающее тепло испаряет натрий
  • Ионы проходят через «основу», создавая электрический ток
  • В теплообменнике конденсируются пары натрия
  • Электромагнитный насос возвращает натрий в испаритель
  • Тепло охладителя используется для отопления и нагрева воды

Схема устройства C-TEC

Схема устройства C-TEC

«Основа»(BASE) — это твердый электролит, изготовленный из бета* глинозема,  получаемый путем прессования порошка глинозема и последующего спекания его в микроволновой печи. «Основа» является ключевым ноу-хау элементом компании, поэтому все тонкости производства держатся в секрете. Пока известно, что похожий материал используется в серно-натриевых батареях.

Сравнив новую технологию C-TEC на основе AMTEC с уже известными разработками на основе полупроводниковых термоэлектрических преобразователей, таких как Marlow, и стартапами GMZ, Alphabet Energy, Phononic, или MTPV, все эти преобразователи показывают КПД значительно ниже.

Области применения

Потенциал применения данной технологии огромен:

  • до 13 млн. котлов в год, выпускаемых мировыми брендами Rheem, Bosch, GE, и Rinnai и др. в ЕС, США и Японии
  • автономные источники питания в газовых сетях для устройств катодной защиты трубопроводов и мониторинга
  • источники энергии на транспорте, например преобразование тепла выхлопных гаазов в грузовиках
  • космическая отрасль

Сложности

Пока созданные демонстрационные элементы производят малую мощность 3Вт при 2.5В и 1.2А.

Глава компании Стаскус сообщил, что успешный выход на рынок возможен при решении основных вопросов: срок окупаемости устройства не должен быть более 5 лет, и успешное масштабирование мощности до уровня более 1кВт.

Как вариант возможно использование большого количества таких микроячеек, аналогично как аккумуляторы Элона Маска в Tesla собираются из 18 тыс. небольших элементов.

Веб сайт компании NanoConversion Technologies: http://www.nanoconversion.com/

Читайте также: