熱から直接発電

熱から機械的運動を経由せずに、直接発電したいと考えました。

実現できるかどうかは、後で検討するとして。

機械的運動を経由しないならば、想定されるメリットは、

1. 機械的摩耗による故障は無くなる(化学的劣化は残る)
2. 装置を小型化できそうだ
3. 安全装置を簡略化できる
4. 材質により安価に作れそうだ

ちょっと調べるといくつか方法があることがわかります。

1. ゼーペック効果を利用した市販の半導体素子で発電
2. トムソン効果(注1)で発電できるかも
3. アルカリ金属熱電発電という方法もあるらしい
4. 熱電子発電という方法もあるらしい
5. 他にもありそう

ゼーベック効果は市販の半導体素子(たとえばここ)がありそれで発電できるが、実用化された効率は最大で4%ととても低い。ゼーベック効果では原理的にカルノーサイクルを超える発電はできない。

トムソン効果で発電は、いろいろ考えてみたが、無理そう。

熱電子発電については、ここ、ここ、ここ、ここ、ここ、ここ、ここ、ここ。実用化と効率はまだまだである。

他には、ここ、ここ、ここ、まだまだ研究中。

まとめサイトはここ。

今行われている発電方式は、ボイラーで水を加熱すると沸騰して水蒸気となりバルブから飛び出してくる。この蒸気をタービンに当ててタービンを回してさらに発電機を回して発電する。水蒸気は勢いを失いボイラーに戻って来るので、放熱器で冷やして水に戻してからボイラーに戻すことで、水は循環する。この100年以上の実績のある方法を凌ぐことは容易ではない。


(注1)トムソン効果 (Thomson effect)とは、ここ、こことかここを参考。熱力学のジュール・トムソン効果とは別。