Termoelektrický generátor získa energiu z tepla izbovej teploty
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 2. 10. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Japonskí vedci vyvinuli nové organické zariadenie, ktoré dokáže získavať energiu z tepla. Na rozdiel od iných termoelektrických generátorov tento funguje pri izbovej teplote bez tepelného gradientu.
Termoelektrické zariadenia sú navrhnuté tak, aby využívali jednoduchý fyzikálny zákon: tepelná energia sa presúva z teplejších oblastí do chladnejších. V týchto zariadeniach sa elektróny pohybujú z teplejšieho povrchu na chladnejší, čím vzniká elektrický prúd. Teoreticky by termoelektrické generátory, materiály a farby mohli vyrábať elektrinu z malých teplotných rozdielov v motoroch, elektrárňach, dokonca aj z telesného tepla.
Zvyčajne platí, že čím väčší je teplotný gradient, tým lepší je termoelektrický generátor, ale teraz vedci z Univerzity Kjúšu v Japonsku našli spôsob, ako využiť relatívne nízku energiu dostupnú z izbovej teploty, a to bez akéhokoľvek gradientu. Namiesto toho nové zariadenie funguje na princípe, ktorý sa nazýva ako separácia náboja. Teplo z okolitého vzduchu spôsobuje, že záporné elektróny a kladné elektrónové „diery“ v materiáli sa oddeľujú a pohybujú sa rôznymi smermi, čím vytvárajú prúd.
Príslušné materiály sú organické zlúčeniny, ktoré si môžu ľahko prenášať elektróny medzi sebou. Rôzne typy týchto zlúčenín sú uložené v tenkých vrstvách podobne ako schody a teplo dodáva elektrónom alebo dieram dostatok energie na preskočenie na ďalší „schod“.
Po mnohých pokusoch a omyloch s rôznymi kombináciami zlúčenín sa tím rozhodol pre zariadenie so 180-nanometrovou vrstvou medeného ftalocyanínu, 320 nm medeného hexadekafluórftalocyanínu, 20 nm fullerénu a 20 nm bathokuproínu.
Konečný výsledok sa môže pochváliť napätím otvoreného obvodu 384 milivoltov, hustotou skratového prúdu 1,1 μA / cm2 a maximálnym výkonom 94 nW / cm2. To je, samozrejme, nepatrné množstvo elektrickej energie, ale vzhľadom na to, že vychádza z izbovej teploty, mohlo by ísť o jednoduchšie generátory.
„Chceli by sme pokračovať v práci na tomto novom zariadení a zistiť, či ho môžeme ďalej optimalizovať pomocou rôznych materiálov,“ povedal profesor Chihaya Adachi, hlavný autor štúdie. „Môžeme dokonca pravdepodobne dosiahnuť vyššiu prúdovú hustotu, ak zväčšíme plochu zariadenia, čo je neobvyklé aj pre organické materiály. To len dokazuje, že organické materiály majú úžasný potenciál.“
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Nature Communications.
