鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年03月06日
這款電池埋入熱地環境就可直接發電,或改變地熱能應用前景
通常被視為低利用率的地熱能,有望成為一種偉大的可再生能源。
據美國《每日科學》和CleanTechnica網站日前報道,東京理工大學和SanohIndustrial的科學家們開發了一種非常穩定的電池,可以直接將熱量轉化為電能,從而供應了一種可持續利用地熱能的方法。
有關該項研究的論文近日已發表在了《材料化學A》期刊上。
地熱,是來自地球內部核裂變產生的一種能量資源。地球內部溫度高達7000℃,在80至100公英里的深度處,溫度會降至650-1200℃。透過地下水和熔巖,熱力得以轉送至較接近地面的地方。高溫的熔巖將附近的地下水加熱,這些加熱了的水滲出地表時,便成了地熱資源。
地熱能是一種清潔能源,也是可再生能源,其開發前景十分廣闊。除了溫泉沐浴、地下熱水取暖,地熱能還可用于發電。目前,大多數地熱發電系統,重要利用地下熱水或蒸汽為動力源。
但這樣的工作系統通常要超過180℃的高溫才可以運作,難以大規模的應用。
東京理工大學研究小組開發的這款新型敏熱電池(STCs),能夠在低于100℃的溫度下發電,且無需水或水蒸氣這樣的中間載體。假如這項研究未來可進行商業化生產應用,人們將可利用地熱能大范圍地供應電力。
該研究小組研發的STC電池,由三層材料構成,包含了電子傳輸層(ETM)、半導體鍺層以及傳輸銅離子的固體電解質層。
將這種特殊設計的電池埋入熱地環境后,熱量可激發半導體層中的電子從低能態轉變為高能態,使之自然地轉移到ETM層,然后通過電極外部電路的傳遞,電子最終經由另一電極進入電解質層。
在電解質的兩個界面上,銅離子發生氧化還原反應,能將低能電子帶回半導體層,從而使該過程重新開始循環。
最初,研究小組并不能確定STC電池可將這種循環維持多長時間,也不確定電流是否會在某一刻停止。
測試后,研究小組最終找到了答案。當電解質層的氧化還原反應發生后,該循環會由于不同類型的銅離子的重新定位而停止。但研究小組同時驚奇地發現,只要打開外部電路一段時間,電池在有熱量的情況下即可自行恢復該循環。
這意味著,當STC電池中的電流停止后,只需將其埋在熱源中即可進行充電。
“(這種電力獲取)不用擔心輻射,不必耗費昂貴的石油,也無需依賴不穩定的太陽能或風能。”該研究小組的首席研究員松下幸子(sachikomatsushita)表示。研究小組的未來目標是對該電池進行下一步的改進,希望有一天能在不損害地球的情況下解決人類的能源需求。










