Мы буквально купаемся в океане энергии, и устройство, разработанное в Массачусетском технологическом институте (MIT), позволяет зачерпнуть из него. Это устройство, тепловой резонатор, способно получать электричество из небольших суточных колебаний температуры воздуха.

Большинство известных термоэлектрических генераторов используют пространственные флуктуации температуры. Так, например, поток тепла, движущиеся от более нагретой стороны объекта к менее нагретой, увлекает с собой носители заряда и создаёт разность электрических потенциалов, генерирует электричество. Однако разница температур для того, чтобы этот, термоэлектрический эффект имел прикладное значение, должна быть довольно велика.

Новая техника базируется на так называемом пироэлектрическом эффекте и рассчитана на небольшие изменения температуры, естественно происходящие в течение дня.

«Мы, по сути, изобрели эту концепцию на ровном месте и построили первый тепловой резонатор. Это то, что может стоять на столе и генерировать энергию как бы из ниоткуда. Мы все время окружены колебаниями температуры разной частоты. Это неиспользованный источник энергии», — пишет Майкл Страно (Michael Strano), соавтор публикации об этой работе в Nature Communications.

Активным компонентом резонатора служит пенообразный металл (медь или никель), заполненный октадеканом — органическим веществом, которое переходит из жидкого в твёрдое состояние при определённой температуре. Снаружи резонатор покрыт слоем графена, имеющим отличную теплопроводность. Такое строение обеспечивает устройству очень высокую тепловую эффузию, то есть способность эффективно обмениваться тепловой энергией с окружающей средой.

Тепло с более горячей стороны резонатора течёт сквозь него и по пути консервируется октадеканом, изменяющим фазовое состояние. Поскольку разные стороны резонатора всегда нагреты неодинаково, тепло постоянно движется в нём взад и вперёд в попытках достичь равновесия. Запасаемая в процессе этого энергия может перерабатываться в электричество обычными термоэлектрическими генераторами.

Авторы испытывали своё изобретение 16 дней, на протяжении которых колебания температуры достигали 10 °C. Система смогла генерировать 350 мВ с выходной мощностью 1,3 мВт, превзойдя по продуктивности типичный пироэлектрический материал таких же габаритов.

Полученной небольшой энергии достаточно для питания экономичных датчиков. При этом, подача электричества определяется только температурными флуктуациями окружающей среды, то есть не прерывается в безветрие или в тёмное время суток, как у ветрогенераторов или солнечных батарей.