这款电池埋入热地环境就可直接发电,或改变地热能应用前景
发布时间:2019-08-01 10:57:36
关键词:动力电池 锂电池

STC电池应用场景概念图, 图片来源:Tokyo Tech,via New Atlas


通常被视为低利用率的地热能,有望成为一种伟大的可再生能源。


据美国《每日科学》和CleanTechnica网站日前报道,东京理工大学和Sanoh Industrial的科学家们开发了一种非常稳定的电池,可以直接将热量转化为电能,从而提供了一种可?#20013;?#21033;用地热能的方法。


有关该项研究的论文近日已发表在了《材料化学A》期刊上。


地热,是来自地球内部核裂变产生的一种能量资源。地球内部温度高达7000℃,在80至100公英里的深度处,温度会降至650-1200℃。透过地下水和熔岩,热力得以转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水渗出地表时,便成了地热资源。


地热能?#19988;?#31181;清洁能源,也是可再生能源,其开发前景十分广阔。除了温泉沐浴、地下热水取暖,地热能还可用于发电。目前,大多数地热发电?#20302;常?#20027;要利用地下热水或蒸汽为动力源。


但这样的工作?#20302;?#36890;常需要超过180℃的高温才可以运作,?#23721;源?#35268;模的应用。


东京理工大学研究小组开发的这款新型敏热电池(STCs),能够在低于100℃的温度下发电,且无需水或水蒸气这样的中间载体。如果这项研究未来可进行商业化生产应用,人们将可利用地热能大范围地提供电力。


图片来源:《材料化学A》期刊(Journal of Materials Chemistry A)


该研究小组研发的STC电池,由三层材料构成,包含了电子传输层(ETM)、半导体锗层以及传输铜离子的固体电解质层。


将这种特殊设计的电池埋入热地环境后,热量可激发半导体层中的电子从低能态转变为高能态,使之自然地转移到ETM层,然后通过电极外部电路的传递,电子最?#31449;?#30001;另一电极进入电解质层。


在电解质的两个界面上,铜离子发生氧化还原反应,能将低能电子带回半导体层,从而使该过程重新开始循环。


最初,研究小组并不能确定STC电池可将这种循环维持多久,也不确定电流是否会在某一刻停止。


测试后,研究小组最终?#19994;?#20102;答案。当电解质层的氧化还原反应发生后,该循环会由于不同类型的铜离子的重新定位而停止。但研究小组同时惊奇地发现,只要打开外部电路一段时间,电池在有热量的情况下即可自行恢复该循环。


这意味着,当STC电池中的电流停止后,只需将其埋在热源中即可进行充电。


“(这种电力获取)不用担心辐射,不必耗费昂贵的石?#20572;?#20063;无需依赖不稳定的太阳能或风能。”该研究小组的首席研究员?#19978;?#24184;子(sachiko matsushita)表示。研究小组的未来目标是对该电池进行下一步的改进,希望有一天能在不损害地球的情况下解决人类的能源需求。


稿件来源: 界面新闻
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