06.10.2017
Недавнее исследование под руководством профессора Кюнга Цзинь Чой в Школе материаловедения и инженерии в UNIST представило новую передовую систему сбора энергии. Эта система умеет производить электричество, просто присоединившись к одежде, окнам и наружным стенам зданий.
Инновационное устройство работает, используя разницу температур между горячей и холодной сторонами. Разность температур может быть увеличена до 20,9 ° С пригодными для эксплуатации термоэлектрическими генераторами, приводимыми в движение теплом тел. Эти показатели сильно отличаются от типичной разности, составляющей от 1,5 до 4,1 градусов. Исследовательская группа ожидает, что их пригодный для носки солнечный термоэлектрический генератор станет перспективным способом дальнейшего повышения эффективности за счет роста разности температур.
Сбор энергии – это перспективное направление, охватывающее многие технологии. Фактически это процесс сбора небольших объемов энергии из разных источников, которые иначе были бы потеряны. К таким источникам относятся: тепло, свет, звук, вибрация или движение. Термоэлектрический генератор (ТЭГ) – это устройство, которое преобразует энергию отработанного тепла, такого, как солнечная энергия, геотермальная энергия и тепло тела в дополнительную электроэнергию.
В данный момент износостойкие термоэлектрические (TE) генераторы, работающие с использованием разности температур между телом и окружающей средой, активно исследуются. Одним из основных недостатков пригодных для носки ТЭГ, работающих за счет тепла тела, было то, что такая разность температур составляет всего 1-4 градуса, и это препятствует дальнейшей коммерциализации этого метода.
Исследовательская группа решила проблему с низкотемпературной разницей, с которой сталкиваются обычные ТЭГ, путем введения солнечного поглотителя на основе PI. Солнечный поглотитель – это пятипериодная решетка Ti / MgF2, в которой структура и толщина каждого слоя разработаны для оптимального поглощения солнечного света. Это увеличивает разницу температур до 20,9 ° C, что является самым высоким значением всех пригодных для носки TEG, которые были созданы на сегодняшний день.
«Благодаря этому исследованию мы обеспечили разность температур с десятикратным увеличением, по сравнению с обычными солнечными термоэлектрическими генераторами. Поскольку производительность TE-генератора пропорциональна квадратному корню от разности температур, можно значительно увеличить выход энергии, с помощью этой технологии», - говорит Йон Су Юнг, специалист Высшей школы материаловедения и инженерии в UNIST.
В этом исследовании профессор Чой и его команда разработали оптимальные носибельные солнечные модули W-STEG путем интеграции гибких оснований TET на основе BiTe и субмикронных толстых солнечных поглотителей на основе полиамида (PI).
TE подставки были созданы путем печати диспенсером с чернилами, состоящими из механически легированных порошков на основе BiTe и добавки на основе Sb2Te3, диспергированной в глицерине. Специалисты сообщили, что W-STEG, состоящий из 10 пар pn-подставок, имеет напряжение разомкнутой цепи 55,15 мВ и выходную мощность 4,44 Вт при достаточном воздействии солнечного света.
«Ожидается, что наш новый WEG STEG будет эффективен в различных приложениях, например, в автономных переносных электронных устройствах», - говорит профессор Чой. «Новая технология послужит катализатором дальнейшего улучшения будущего рынка электронных технологий, пригодного для ношения».