Термоэлектронные генераторы используют разницу температур между горячей и холодной металлической пластиной для создания электричества. «Электроны испаряются или выбрасываются светом от горячей пластины, а затем направляются к холодной пластине, где они конденсируются», – объяснил экспериментальный физик твердого тела Йохен Маннхарт из Института исследования твердого тела Макса Планка в Штутгарте, Германия, ведущий специалист. автор статьи JRSE. Результирующая разница зарядов между двумя пластинами дает напряжение, которое, в свою очередь, вызывает электрический ток, "без движущихся механических частей", – сказал он.
Предыдущие модели термоэмиссионных генераторов оказались неэффективными из-за так называемой «проблемы пространственного заряда», когда отрицательные заряды облака электронов, покидающих горячую пластину, отталкивают и другие электроны, покидающие ее, эффективно уничтожая ток. Маннхарт вместе со своими бывшими учениками Стефаном Меиром и Сирилом Стефаносом и коллегой Теодором Гебаллом из Стэнфордского университета обошли эту проблему, используя электрическое поле, чтобы отвести облако заряда от горячей пластины, что позволило электронам лететь на холодную пластину.
«Практические термоэлектронные генераторы достигли КПД около 10 процентов. Теоретические прогнозы для наших термоэлектронных генераторов достигают примерно 40 процентов, хотя это только теория », – отметил Маннхарт. «Мы были бы очень удивлены, если бы в течение следующих пяти лет на рынке появилось коммерческое приложение, но если компании, которым не хватает энергии, осознают потенциал генераторов, разработка может ускориться."