Elke keer dat we energie van de ene vorm naar de andere omzetten, een deel van die energie gaat verloren in de vorm van warmte. Proberen om die energie efficiënt terug te krijgen, is erg moeilijk als het eenmaal verloren is gegaan aan het milieu. Thermo-elektrische apparaten kunnen warmte-energie omzetten in elektriciteit, en vice versa. Maar om energie efficiënt uit warmte op te vangen, deze apparaten moeten doorgaans werken bij hoge temperaturen met een groot temperatuurverschil.

Nu hebben onderzoekers van de Japanse Universiteit van Tsukuba een nieuw soort thermo-elektrisch systeem ontwikkeld dat kleine energieverschillen bij lage temperaturen kan opvangen. Ze rapporteerden onlangs hun resultaten in Technische Natuurkunde Express .

"Thermo-elektrische batterijen zoals de onze zijn al eerder voorgesteld, maar die zijn gebaseerd op op vloeistof gebaseerde cellen, die onpraktisch zijn voor toepassingen in de echte wereld. We hebben een dunnefilmapparaat gemaakt dat volgens hetzelfde principe werkt, maar met twee soorten vast redoxmateriaal die een verandering in het potentiaalverschil in de cel veroorzaken tijdens een verwarmings- en koelcyclus, ", zegt eerste auteur Takayuki Shibata.

Het veranderen van de temperatuur verandert het vermogen van verschillende lagen in het apparaat om elektronen vast te houden. Als de ene laag een grotere affiniteit heeft voor elektronen dan de andere, hierdoor ontstaat een potentiaalverschil. De stroom van elektronen van de ene laag naar de andere kan dan worden gebruikt om werk te doen terwijl de cel wordt ontladen, op dezelfde manier als een normale batterij werkt.

De onderzoekers testten hun apparaten voor het oogsten van afvalwarmte-energie in de buurt van kamertemperatuur. Hun apparaat produceerde een elektrische energie van 2,3 meV per warmtecyclus tussen de 25 en 50 graden Celsius. Dit resultaat weerspiegelde een efficiëntie van ongeveer 1,0 procent, hoewel het theoretische maximum voor dit apparaat ongeveer 8,7 procent zou moeten zijn.

Corresponderende auteur Yutaka Moritomo zegt:"We hebben nog wat werk te doen om de efficiëntie te verbeteren, maar we verwachten dat deze problemen zullen worden opgelost door de anode- en kathodematerialen te optimaliseren. belangrijk, we hebben aangetoond dat solid-state thermo-elektrische batterijen levensvatbaar zijn en onze filmafzettingsmethode zou kunnen worden uitgebreid tot grote gebieden. Deze technologie biedt realistische perspectieven voor grootschalige warmte-energieterugwinning, die een reeks industrieën zou kunnen helpen efficiënter te worden."