Исследователи Национального университета Тайваня разработали способ одновременно измерять электрическую мощность водной термогальванической ячейки и весь тепловой поток через неё. В сообщении университета от 7 октября 2026 года говорится, что прежние расчёты в некоторых случаях завышали эффективность почти в 30 раз. Та же работа показала: наклон ячейки на 60° снижал нежелательный перенос тепла и повышал её измеренную эффективность относительно предела Карно.

Жидкость переносит тепло вместе с зарядом

Термогальваническая ячейка превращает разницу температур между двумя электродами в электричество. Между электродами находится водный электролит. Он помогает переносить химические частицы, необходимые для выработки тока, но жидкость может также циркулировать и уносить тепло от горячей стороны к холодной. Эта часть теплопереноса не создаёт дополнительного электричества и уменьшает температурную разницу, на которой работает устройство.

Поэтому для оценки эффективности нужно знать не только выработанную электрическую мощность, но и весь поток тепла через ячейку. По данным Национального университета Тайваня, прежние методы, заимствованные из исследований твёрдотельных термоэлектрических устройств, рассчитывали перенос тепла так, будто оно проходит через неподвижный материал. Движение жидкости в расчёте не учитывалось.

Представим две одинаковые по размеру ячейки: одна почти неподвижна, а в другой жидкость заметно циркулирует. Если оценивать теплоперенос только как через неподвижный материал, часть тепла, которую уносит поток жидкости, останется за рамками расчёта. Тогда эффективность может выглядеть выше действительной. Это условная иллюстрация принципа, а не описание отдельного опыта.

Авторы сообщают, что в одних случаях обычные расчёты близко совпадали с прямыми измерениями, а в других показывали значения почти в 30 раз выше. Расхождение меняло и выводы о конструкции: увеличение расстояния между электродами при прежнем способе оценки выглядело полезным, тогда как прямые измерения показали противоположную тенденцию.

Наклон меняет движение жидкости

По сообщению университета, наклон ячейки на оптимальные 60° подавлял крупномасштабную циркуляцию, которая переносила лишнее тепло. При этом движение жидкости сохранялось в объёме, достаточном для переноса химических частиц и непрерывной выработки электричества. Измеренная эффективность относительно предела Карно выросла без новых материалов, мембран или сложной конструкции. Абсолютные значения эффективности в сообщении не приведены.

Результаты описаны в статье Cong-Siang Huang и коллег в журнале Energy Conversion and Management. Однако доступные сведения опубликованы в пресс-релизе Национального университета Тайваня: полный текст статьи и подробности методики недоступны. Поэтому нельзя уточнить, при каких температурах, составе электролита и геометрии ячейки получили эти результаты. Команда также изучает устройства, размещённые между горячим и холодным воздухом, например у стены или двери.

Для подготовки научной публикации можно посмотреть услугу работы с научными статьями.

Схема объясняет, как наклон водной термогальванической ячейки может уменьшить нежелательный перенос тепла, сохранив движение частиц, нужное для выработки электричества.

Фото: Jo McNamara / Pexels