Ionit pienenergiaa tuottamaan

Kiinalaisen Guangdongin maakunnan tiedeakatemian tutkija Wei Zeng yhdessä maakunnan teknillisen yliopiston Dongyu Zhun kanssa on suunnitellut ja valmistanut upouuden lämpösähköisen muunnoslaitteen.

Kehitetty ratkaisu parantaa dramaattisesti lämpösähköisen konversion suorituskykyä lämpödiffuusiovaikutuksen ja elektrodin redox-reaktion orgaanisella yhdistelmällä lähellä huonelämpötilaa.

Poiketen tavanomaisista lämpösähköisistä materiaaleista, joissa käytetään joko elektroneja tai aukkoja varauksenkantajina, ioniset lämpösähköiset materiaalit, jotka käyttävät ioneja varauksenkantajana, voivat toimia täysin eri mekanismeilla ja ne voivat voittaa tavanomaisten lämpösähköisten materiaalien pahimmat haitat.

Kun lämpötilagradientti kohdistetaan ionitermosähköiseen materiaaliin, ionit eivät voi tunkeutua elektrodin läpi, vaan sen sijaan järjestyvät uudelleen elektrodin pinnalla, mikä johtaa potentiaalieroon kuuman ja kylmän päiden välillä.

Verrattuna perinteisiin lämpösähköisiin materiaaleihin, ionisilla lämpösähköisillä materiaaleilla on etuina korkeampi lämpöteho (tai ioninen Seebeck-kerroin), kustannustehokkuus, helppo käsittely, alhainen ympäristön saastuminen ja itsekorjautumiskyky.

Nyt kehitetyn termosähköisen laitteen elektrodilevy koostuu ionisesta hydrogeelistä, joka on kerrostettu elektrodien väliin ja elektrodilla oleva Preussin sininen käy läpi redox-reaktion parantaakseen ionisen lämpösähkögeneraattorin energiatiheyttä ja tehotiheyttä.

"Tässä työssä hetkellinen tehotiheys saavutti 3,7 mW/m2K2. Lisäksi lähtöenergiatiheys oli 194 J/m2 kahden tunnin ajan lämpötilagradientissa 10 K ja Carnotin suhteellinen hyötysuhde oli jopa 0,12 %.

Veden haihtumisen aiheuttamat sähkögeneraattorit (WEIG) ovat myös lupaavia omavoimaisina elektronisina laitteina, koska ne voivat kerätä ympäristöstään vihreää, pienen mittakaavan ja kaikkialla olevaa vesisähköenergiaa sähköksi.

South China Normal Universityn tutkijat raportoivat kehittäneensä erittäin suorituskykyisiä biohajoavia puupohjaisia WEIG-yhdisteitä poistamalla ligniini ja hemiselluloosa balsapuusta ja näin luoden tehokkaita ioninsiirtokanavia.

Näin syntynyt WEIG-rakenne saavutti tasaisen sähköntuoton ja nopean reagoinnin ympäristön olosuhteisiin, kuten kosteuteen, lämpötilaan, valoon ja tuuleen. Siksi rakenteita voidaan käyttää omavoimaisina ympäristöantureina.

Lisäksi näiden generaattoreiden biohajoava luonne tekee niistä ympäristöystävällisen vaihtoehdon uusiutumattomille energialähteille.

Aiheesta aiemmin:

Suola ja kulta tuottavat sähköä

Lämpösähköisyys atomien tasolla

Nanorakenteilla energiaa haihtuvasta vedestä