Lämpösähköä huonelämmöstä ja iholta

Kyushun yliopiston tutkijat ovat onnistuneet kehittämään puitteet orgaanisen lämpösähkön tuottamiseksi ympäristön lämpötilasta ilman lämpötilagradienttia.

Lämpösähköiset generaattorit tarvitseva yleensä lämpötilagradientin - jossa laitteen toinen puoli on kuumaa vasten ja toinen puoli viileämpi.

"Tutkimme tapoja tehdä lämpösähköinen laite, joka voisi kerätä energiaa ympäristön lämpötilasta. Laboratoriomme keskittyy orgaanisten yhdisteiden hyötykäyttöön ja käyttöön, ja monilla orgaanisilla yhdisteillä on ainutlaatuisia ominaisuuksia, joissa ne voivat helposti siirtää energiaa keskenään, selittää professori Chihaya Adachi.

Avainasemassa oli löytää yhdisteitä, jotka toimivat hyvin varauksensiirtorajapintoina, eli ne pystyvät helposti siirtämään elektroneja keskenään. Erilaisten materiaalien testaamisen jälkeen ryhmä löysi kaksi elinkelpoista yhdistettä: kupariftalosyaniinin (CuPc) ja kupariheksadekafluoriftalosyaniinin (F16CuPc).

"Tämän uuden rajapinnan lämpösähköisten ominaisuuksien parantamiseksi sisällytimme siihen myös fullereeneja ja BCP:tä", Adachi jatkaa. "Näiden tiedetään olevan hyviä elektronien kuljetuksen edistäjiä.

Näiden yhdisteiden lisääminen yhdessä lisäsi laitteen tehoa merkittävästi.

Optimoidun laitteen avoimen piirin jännite oli 384 mV, oikosulkuvirran tiheys 1,1 μA/cm2 ja maksimiteho 94 nW/ cm2. Ja kaikki nämä tulokset saavutettiin huoneenlämpötilassa ilman lämpötilagradientin käyttöä.

"Lämpösähköisten laitteiden kehityksessä on tapahtunut huomattavaa edistystä, ja uusi ehdottamamme orgaaninen laite auttaa varmasti viemään asioita eteenpäin", Adachi päättää. ”Haluaisimme jatkaa työskentelyä tämän uuden laitteen parissa ja katsoa,voimmeko optimoida sitä edelleen eri materiaaleilla.

Voimme jopa saavuttaa suuremman virrantiheyden, jos lisäämme laitteen pinta-alaa, mikä on epätavallista jopa orgaanisille materiaaleille. Se vain osoittaa, että orgaanisilla materiaaleilla on uskomattomia mahdollisuuksia."

Washingtonin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet joustavan, kestävän elektronisen prototyypin, joka voi kerätä energiaa kehon lämmöstä ja muuttaa sen sähköksi, jota voidaan käyttää pienten elektroniikkalaitteiden virtalähteenä. Tämä laite on myös joustava – se toimii edelleen, vaikka se olisi lävistetty useita kertoja ja sitten venytetty 2000 kertaa.

Lämpösähköisistä puolijohteista ja nestemetallisista rakenteista kootut laitteet voivat olla hyödyllisiä muissakin sovelluksissa. Yksi idea on käyttää niitä kuumenevan elektroniikan kanssa. Syntynyttä lämpöä voi käyttää vaikkapa lämpötila- ja kosteusantureille.

Nämä laitteet toimivat myös päinvastoin, koska ajamalla niitä sähköllä ne voivat lämmittää tai jäähdyttää pintoja, mikä avaa toisen tien sovelluksille. Esimerkiksi virtuaalitodellisuusjärjestelmissä ja muihin puetettavissa laitteissa se voi luoda kuuman ja kylmän tunteen iholla tai parantaa yleistä mukavuutta.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttirajaus parantaa lämpösähköilmiötä

Lämpösähköisiä nopeasti

Käytännöllisiä lämpösähkömateriaaleja