"В мире, где потребление энергии растет, наша единственная надежда-это развитие новых технологий производства энергии. Хотя в настоящее время используемые возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и Солнца, имеют свои достоинства, под нашим носом есть гигантский, постоянный и неиспользованный источник энергии: геотермальная энергия.
Производство электроэнергии из геотермальной энергии требует устройств, которые могут каким-то образом использовать тепло в земной коре. Недавно группа ученых из Tokyo Tech во главе с доктором Сатико Мацусита добилась большого прогресса в понимании и разработке сенсибилизированных тепловых элементов (STCs), своего рода батареи, которые могут генерировать электроэнергию при 100 °C или меньше.
Существует несколько способов преобразования тепла в электроэнергию, однако их широкомасштабное применение не представляется возможным. Например, горячие и холодные окислительно-восстановительные батареи и устройства, основанные на эффекте Зеебека, не могут просто похоронить их внутри источника тепла и использовать их.
Команда доктора Matsushita ранее сообщала об использовании STCs в качестве нового метода преобразования тепла непосредственно в электроэнергию с использованием сенсибилизированных красителем солнечных элементов. Они также заменили краситель полупроводником, чтобы система могла работать с использованием тепла вместо света. STC, батарея состоит из 3 слоев прослоенных между электродами: слой перехода электрона (ETM), слой полупроводника (Германий), и твердый слой электролита (медные ионы). Короче говоря, электроны переходят из низкоэнергетического состояния в высокоэнергетическое состояние в полупроводнике, становясь термически возбужденными, а затем естественным образом переносятся в ETM. После этого они выходят через электрод, проходят через внешнюю цепь, проходят через противоэлектрод, а затем достигают электролита. Реакции окисления и восстановления с участием ионов меди происходят на обеих поверхностях раздела электролита, в результате чего низкоэнергетические электроны переносятся в полупроводниковый слой, так что процесс может начаться заново, тем самым завершая электрическую цепь.
Однако в то время не было ясно, может ли такая батарея использоваться в качестве вечного двигателя или ток остановится в какой-то момент. После тестирования команда отметила, что электричество действительно перестало течь через определенное время, и предложила механизм, объясняющий это явление. В основном, ток прекращается, потому что окислительно-восстановительные реакции в слое электролита прекращаются из-за перемещения различных типов ионов меди. Самое главное, и также удивительно, они обнаружили, что батарея может вернуть эту ситуацию в присутствии тепла, просто открыв внешнюю цепь в течение некоторого времени; другими словами, с помощью простого переключателя. "С такой конструкцией, жара, обычно сосчитанная как низкокачественная энергия, стала бы большим источником возобновляющей энергии," заявляет Matsushita.
Команда очень взволнована их открытием из-за его применимости, экологичности и потенциала для решения глобального энергетического кризиса. "Нет страха перед радиацией, нет страха перед дорогой нефтью, нет нестабильности выработки электроэнергии, как при опоре на солнце или ветер", - отмечает Мацушита. Дальнейшие усовершенствования этого типа батареи будут целью будущих исследований, с надеждой на то, что однажды решат энергетические потребности человечества, не причиняя вреда нашей планете.
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190717230347.htm
Community Info