Исследователи используют скрытое тепло для производства электроэнергии
Исследователи из Токийского университета утверждают, что получили электричество из скрытой теплоты, что, расширяет возможности термоэлектрического преобразования и термоэлементов.
С помощью этой технологии скрытое тепло, которое в настоящее время теряется, можно было бы вместо этого использовать для того, чтобы позволить устройствам создавать свою собственную энергию при самоохлаждении, уменьшая зависимость от других источников энергии.
Команда Токийского университета создала собственную термоячейку, используя гидрогель — богатый водой полимерный материал — под названием PNIPAM, который они модифицировали соединением под названием виологен. Этот модифицированный гидрогель содержал термочувствительный полимер, что означает, что полимер реагировал на изменение температуры, в данном случае растворяясь в холодной воде, но не растворяясь в горячей воде. С этой термоячейкой они успешно смогли использовать очень небольшое количество скрытой тепловой энергии, генерируемой фазовым переходом — между растворимым и нерастворимым — для создания электричества.
«Впервые мы подтвердили, что скрытое тепло может быть использовано для термоэлектрического преобразования», — сказал профессор Теппей Ямада с химического факультета Высшей школы наук Токийского университета. «Мы считаем, что можем использовать различные материалы для термоэлементов. С помощью этого метода, в принципе, можно извлекать электрическую энергию даже из малейшего перепада температур, что значительно увеличивает количество ситуаций, в которых можно использовать термоэлектрическое преобразование».
Производительность термоячейки оценивается тем, какое напряжение может быть получено при небольшой разнице температур, что называется коэффициентом Зеебека. Чем выше коэффициент Зеебека, тем больше электроэнергии можно извлечь. Коэффициент Зеебека термоэлементов, использующих органические соединения, обычно составляет менее 1 мкВ (одна миллионная вольта) на единицу температуры Кельвина, но в этом тесте он превысил 2 мкВ/К. «Это замечательное достижение, — сказал Ямада. «Хотя ранее мы создали термоэлементы, которые производят 2 мкВ/К за счет изменения pH, это первый случай прямого использования энергии фазового перехода».
Исследователи надеются, что эта работа поможет улучшить холодильную технику, устройства управления температурой и другие технологии, такие как датчики температуры. «Мы уже достигли той стадии, когда можно рассматривать практическое применение термоэлементов. Например, мы ожидаем, что можно будет вырабатывать электроэнергию при охлаждении серверной или двигателя автомобиля», — сказал Ямада. «Настоящая проблема сейчас заключается в том, что эта технология малоизвестна, поэтому нам нужно, чтобы промышленность, правительство и академические круги работали вместе для достижения быстрой социальной реализации».
