Прямое и непосредственное преобразование тепловой энергии окружающего пространства в электрическую без перепада температуры
Генератор Росси, это энергогенератор,изобретенный в 2014 году инженером Андрея Росси, сосредотачивающий и усиливающий тепло окружающей среды , производящий один Мгвт тепловой мощности . Принцип действия этого устройства не совсем укладывается в представления классической науки. Предполагают, что имеют дело с низкоэнергетической ядерной реакцией.[1]
Эту тепловую мощность можно использовать в виде пара для отопления и выработки электроэнергии. А вот, как осуществить прямое и непосредственное преобразование тепловой энергии окружающего пространства в энергию электрическую без градиента температуры и без внешнего источника питания , это явление было открыто автором еще в 1970 году в Томском политехническом институте ( Россия ) [2]. Сущность описываемого эффекта состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из двух одинаковых подводящих проводников между которыми включен образец из высокоомного материала с электродами из разных материалов возникает ток, величина которого возрастает примерно в 100000 раз при увеличении температуры окружающей среды в 3 раза.Реакция на воздействие тепла -мгновенная . Разработанные Твердотельные Источники Тока (ТИТ) могут cовместно работать с оборудованием, необходимым для утилизации тепловой энергии например ,генератор Росси.
Они имеют высокое внутреннее сопротивление порядка Ггом , которое под действием тепла окружающей среды уменьшается в сотни тысяч раз, а генерируемый ток возрастает во столько же раз, в то время,как напряжение источника остается почти постоянным. Срок службы ТИТ зависит от условий экспллуатации , а срок хранения –десятки лет. Для работы ТИТ не требуется внешнего источника питания, а также специально созданного градиента температуры[3] ,необходимо только воздействие тепла окружающей среды .Как бы там ни было, но сегодня эффект работает. На практике доказано, что такой источник энергии гораздо более долговечный, чем традиционная химическая батарея. Автор выдвигает следующие гипотезы механизма работы таких источников тока . Возможно это:
а) Твердотельный химический источник тока
Это устройство, вырабатывающее электрический ток за счет энергии окислительно-восстановительных реакций химических реагентов. Предлагаемый источник тока ,в отличие от гальванических элементов, допускает многократное использование химических реагентов. Величина ЭДС ,которая лежит в пределах 0,5-0,9 вольта, совпадает по величине с напряжением химических источников, кроме того полярность электродов, сопадает по знаку с электродными потенциалами. Однако проверка наличия окислительно-восстановительной реакции на электродах ТИТ с помощью стандартного электродного потенциала не подтвердила это предположение, так как получилась линейная поляризационная зависимость. Кроме того, следует обратить внимание,что гальванический элемент представляет собой источник НАПРЯЖЕНИЯ с малым внутренним сопротивлением(единицы,доли Ом), в то время как предлагаемый источник энергии является источником ТОКА с очень высоким внутренним сопротивлением (сотни Ггом)
б) Твердотельный физический источник тока.
В этом случае генерация тока возможна , если в структуре ТИТ есть П-Р-переход, или если присутствует в ней физический запорный слой. В обоих случаях вольт-амперная характеристика такой структуры должна быть нелинейной Однако экспериментальная воль-амперная характеристика структуры ТИТ имеет линейный характер в широком диапазоне напряжений (рис.1), а технология получения этой структуры не предусматривает создания П-Р-перехода.
рис.1
в) Возможно – это электрохимический источник тока на твердом электролите.
В качестве диэлектрика в источниках тока, реагирующих на тепло использовались монокристаллы хлорида натрия и калия, а также фторида бария \5\ .В этих ионных кристаллах можно легко наблюдать перенос заряда и вещества при высоких температурах. В некоторой степени диффузия происходит во всех твердых телах, но в ионных кристаллах перемещающиеся ионы переносят также и электрический заряд. Возникает вопрос: как получить столь широкий набор атомных смещений когда обычным состоянием для ионного кристалла является плотно упакованная структура из ионов. Ответ находят в существовании дефектов в структуре реальных кристаллов-вакансий и междоузельных ионов, способных перемещаться последовательными прыжками из одной элементарной ячейки в другую и таким образом осуществлять перенос заряда и массы по кристаллу.\6\. В ионных кристаллах преобладает ионная проводимость.Однако по сравнению с электронами подвижность ионов мала и потому нельзя объяснить быструю реакцию (нсек ) ТИТ на воздействие таких параметров внешней среды как тепло или относительная влажность воздуха.Такое быстродействие возможно только при наличии протонной или электронной проводимости. Длительное время хранения такого источника (годы) а также чрезвычайно высокая чувствительность к таким параметрам внешней среды как относительная влажность или температура (тепло) заставляют предположить, что возможно речь идет о новых топливных элементах , работающих от кислорода воздуха и водорода паров воды. На сегодня механизм генерации тока до сих пор не ясен .Используя генерацию тока твердотельной структурой автору удалось получить высокочувствительные быстродействующие сенсоры (датчики) генераторного типа на основе ТИT, работающие либо от влажности окружающей среды( датчики относительной влажности воздуха), либо от тепла окружающей среды , термодатчики, работающие без внешнего градиента температуры.Специально автором были выбраны диэлектрики для датчиков влажности ,показания которых не зависели от температуры. В то же время показания диэлектриков в термодатчиках не зависили от влажности воздуха .На эти датчики получены авторские свидетельства [7]и выполнены хоздоговорные работы с промышленными предприятиями в России [8] . Они нашли применение в самых казалось бы совершенно непохожих областях науки и техники (ТАБЛИЦА 1 ) .
Таблица 1
Все датчики, приведенные в таб.1, объединяет спонтанный рост генерируемого тока под воздействием параметров внешней среды и отсутствие внешнего источника питания в цепи измерения этого тока.
На этом же принципе оппробированы дистанционные высокочувствительные датчики для медицинской диагностики ( датчики дыхания, потоотделения, бесконтактной энцифалограммы мозга, суммарной ионной активности биологической среды) Для всех сенсоров.можно гарантировать применение их в качестве индикаторов.[11,12,13,14] Однако для измерительных датчиков на этой основе требуется обеспечить такие параметры, как высокая точность, воспроизводимость и стабильность.Для этого вначале надо обязательно установить механизм возникновения тока, его природу, а затем уметь влиять на его величину и стабильность.
г) Возможно мы имеем дело с поглощением высокочастотной энергии металлическими пленками.
При поглощении металлические пленки нагреваются.Нагрев пленки вызывает нагрев подложки и вдоль её сечения создается градиент температуры, который приводит к появлению э.д.с. и протеканию тока в замкнутой цепи. Однако величина э.д.с. ТИТ составляет 0,5-0,9 вольта, что во много раз превышает термоэдс за счет градиента температуры, которая измеряется в микровольтах.
рис.2
На рис.2 показана предполагаемая батарея из описанных выше источников тока.Возможно такие источники, соединенные частично последовательно, частично параллельно смогут быть использованы в малой энергетике [10] .Но тут слово за специалистами эпектротехниками и энергетиками.
д) Мгновенное быстродействие датчиков на воздействие параметров внешней среды позволяет предположить, что токоперенос в промежуточнеом слое диэлектрика осуществляется не ионами, а электронами или протонами. Можно предположить, что это спиновый токоперенос. В таких гетероструктурах источником спин-поляризованных электронов являются металлические пленки , в которых может возникать спонтанная спиновая упорядоченность носителей заряда. При инжекции спин-поляризованных электронов в промежуточный слой возможно возникновение электромагнитного излучения и колебаний генерируемого тока [4 ]. Для окончательного установления механизма работы разработанных автором источников тока необходима группа специалистов различного профиля , оснащенное приборами помещение и конечно же финансирование.
БИБЛИОГРАФИЯ
[1]. Лемеш Анатолий. Эксперты подтвердили генератор Росси работает//Украинская Техническая газета.10 августа 2011 года
[2] . Зайдман С.А. Новый термоэлектрический эффект//Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР . Справка № 1124 на предполагаемое открытие №32-ОТ-7641 приоретет от 8 .06. 1970.
[3]. Зайдман С.А.Исследование системы металл-диэлектрик-металл, как источника тока с высоким внутренним сопротилением//Известия Томского политех.института.Томск.1976.Т.296. С 110-113
[4]. Зайдман С.А.Исследование термоэлемента при отсутствии градиента температуры// Cб. Аппаратура и методы неразрушающего контроля.Вып.1.Томск НИИ Электронной интроскопии.1978, С.88-94
[5]. Зайдман С.А. Применение термочувствительных датчиков генераторного типа в цепях переменного тока.//Проблемы метрологии.Метрологическое обеспечение средств измеренич переменного тока.Межвузовский сборник.Томский политехнический институт.1985, стр.175-185.
[6].Зайдман С.А. Термоэлектрогенератор без градиента температуры на высокоомных полупроводниках и диэлектриках// Вопросы схемотехники, конструирования и технологии радиоэлектронной аппаратуры.Минск.1979 .Издательство «Полымя», стр120.
[7].А.с.СССР №1182423,Россия. Преобразователь переменного напряжения в постоянное с термокомпенсацией обратного тока П-Р-перехода с помощью твердотельного источника тока//Зайдман С.А.,Будейкин В.П.,Бюл.№3.30.09.85
[8].Исследование и разработка высокоомных датчиков неэлектрических величин//Отчет НИР, ТПИ№75009916, 1982.- с. 50
[9].Зайдман С.А. Твердотельный источник тока в качестве датчика окружающей среды//Cборник трудов ИПИ, 2011, Арад, Израиль,С.210-215.
[10]Зайдман С.А. О применении нетрадиционных твердотельных источников в малой энергетике//Сборник трудов ИПИ ,2013, Арад, Израиль, С.212‑216
[11].Зайдман С.А. Высокочувствительный переносной экспресс-индикатор обнаружения течи//Сборник трудов ИПИ,2012, Арад, Израиль ,С.228-232
[12].Зайдман С.А.,Головацкая Л.А.,Гарбер Я.М. Испытания электронных датчиков для измерения относительной влажности воздуха в холодильных камерах//Холодильная техника №9, 1987 С.38-42, Москва
[13]. Зайдман С.А.Разработка методики разбраковки по влагостойкости диэлектрических деталей миниатюрных корпусов полупроводниковых приборов по величине тока генерации в условиях повышенной влажности// Отчет НИР, УДК 6213820193, Томск, ТПИ ,1987.-с 55.
[14]. Зайдман С.А. Электронный гигрометр на основе твердотельного источника тока// Приборы и системы управления, 1982,№8, С.23-25.Москва
