一种非常稳定的电池可以直接将热量转化为电能

2019-10-10 10:30:35

在能源消耗不断增长的世界中,我们唯一的希望是开发新的发电技术。尽管当前使用的可再生能源(例如风能和太阳能)各有所长,但实际上,在我们眼中却是一种巨大,永久且尚未开发的能源:地热能。

利用地热能发电需要某种可以利用地壳内热量的设备。最近,在松下幸子博士的带领下,东京工业大学的一组科学家在敏化热电池(STC)的理解和开发方面取得了巨大进展,该电池可以在100°C或更低的温度下发电。

存在几种将热转换为电力的方法,但是,它们的大规模应用是不可行的。例如,基于塞贝克效应的冷热氧化还原电池和设备不可能简单地将其埋入热源中并加以利用。

松下博士的研究小组以前曾报道过使用STC作为一种新的方法,它利用染料敏化太阳能电池将热量直接转化为电能。他们还用半导体代替了染料,以使系统使用热量而不是光来运行。电池STC由三层夹在电极之间的层组成:电子传输层(ETM),半导体层(锗)和固体电解质层(铜离子)。简而言之,电子通过受到热激发而从半导体中的低能态变为高能态,然后自然地转移到ETM。之后,它们穿过电极离开,经过外部电路,穿过反电极,然后到达电解质。

但是,当时尚不清楚这种电池是否可以用作永动机,或者电流是否会在某个时刻停止。经过测试后,研究小组观察到一定时间后电流确实停止流动,并提出了一种解释这种现象的机制。基本上,电流由于在电解质层处的氧化还原反应由于不同类型的铜离子的重新定位而停止而停止。最重要的也是令人惊讶的是,他们发现,只要打开外部电路一段时间,电池就可以在有热量的情况下本身恢复这种状态。换句话说,通过使用一个简单的开关。松下说:“通过这样的设计,通常被认为是劣质能源的热量将成为一种重要的可再生能源。”

该团队的发现,适用性,生态友好性以及帮助解决全球能源危机的潜力,令他们感到非常兴奋。松下说:“不用担心辐射,不用担心昂贵的石油,也不会像依靠太阳或风那样发电不稳定。” 这种电池的进一步改进将是未来研究的目标,希望有一天能在不损害我们星球的情况下解决人类的能源需求。

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