01.08.2019
В нашем мире, где потребление энергии растет, единственная надежда - разработка новых технологий ее производства. Хотя используемые в настоящее время возобновляемые источники энергии, солнечные батареи, ветрогенераторы, тепловые насосы, имеют свои достоинства, существует гигантский, постоянный и пока неиспользуемый источник энергии, буквально у нас под носом: это геотермальная энергия.
Генерирование электричества из геотермальной энергии требует устройств, которые могут использовать тепло в земной коре. Недавно группа ученых из Tokyo Tech, возглавляемая доктором Сатико Мацусита, достигла значительных успехов в понимании и разработке сенсибилизированных тепловых элементов (STC), батареи, которая может генерировать электроэнергию при 100 ° C или меньше.
Существует несколько способов преобразования тепла в электроэнергию, однако их масштабное применение неосуществимо. Например, горячие и холодные окислительно-восстановительные батареи и устройства, основанные на эффекте Зеебека, но невозможно просто закопать их внутри источника тепла и использовать.
Команда доктора Мацуситы ранее сообщала об использовании STC как нового метода преобразования тепла непосредственно в электроэнергию с использованием сенсибилизированных красителем солнечных элементов. Они также заменили краситель на полупроводник, чтобы позволить системе работать с использованием тепла вместо света.
Короче говоря, электроны переходят из состояния с низкой энергией в состояние с высокой энергией в полупроводнике, будучи 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 границах раздела электролита, в результате чего электроны низкой энергии переносятся в полупроводниковый слой, так что процесс может начаться заново, завершив тем самым электрическую цепь.
Однако в то время не было ясно, можно ли использовать такую батарею в качестве вечного двигателя или в какой-то момент ток прекратится. После тестирования команда заметила, что электричество действительно перестало течь через определенное время, и предложила механизм, объясняющий это явление. По существу, ток прекращается, потому что окислительно-восстановительные реакции в слое электролита прекращаются вследствие перемещения различных типов ионов меди.
Что наиболее важно, а также удивительно, они обнаружили, что батарея может самостоятельно изменить эту ситуацию при наличии тепла, просто отключив внешнюю цепь на некоторое время; другими словами, с помощью простого переключателя. «С такой конструкцией тепло, которое обычно рассматривается как низкокачественная энергия, станет отличным источником возобновляемой энергии», - утверждает Мацусита.
Команда очень взволнована их открытием из-за его применимости, экологичности и высокого потенциала для помощи в решении глобального энергетического кризиса.
«Не будет страха перед радиацией, не будет страха перед дорогой нефтью, не будет нестабильности выработки электроэнергии, как при использовании солнца или ветра», - отмечает Мацусита. Дальнейшее усовершенствование этого типа батареи будет целью будущих исследований с надеждой на то, что когда-нибудь мы сможем удовлетворить все энергетические потребности человечества, не нанося вреда нашей планете.