科學(xué)家研制新型地?zé)崮茈姵?無需高溫也能有效發(fā)電

說到清潔可再生能源，人們第一時(shí)間想到的多是太陽能、風(fēng)能和潮汐能之類。相比之下，地?zé)崮?/strong>是一個(gè)比較冷門的存在。即便如此，還是有許多研究團(tuán)隊(duì)在深入這方面的研究，比如本文要為大家介紹的新型地?zé)崮茈姵?。從字面意義可知，地球本身就是一個(gè)“溫暖”的球體。在澳大利亞、美國等諸多地區(qū)，都潛藏著豐富的地?zé)?a href="http://msthinker.com/" target="_blank">能源。

(圖自：Tokyo Tech，via New Atlas)

東京工業(yè)大學(xué)和 Sanoh Industrial 的研究人員，剛剛開發(fā)出了一種新型電池，特點(diǎn)是能夠直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能。

據(jù)悉，大多數(shù)地?zé)嵯到y(tǒng)使用著地表下方幾公里處的熱巖加熱水。通常自然泵送到地面(或者人工抽送)，并在利用后泵回。

遺憾的是，舊式系統(tǒng)需要超過 180℃(365℉)的高溫才能運(yùn)作，且難以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。相比之下，日本研究團(tuán)隊(duì)使用了更加直接的方法。

他們設(shè)計(jì)了基于熱敏電池(STC)的新方案，能夠在低于 100℃ 的溫度下發(fā)電，且無需水或水蒸氣這樣的中間載體。

STC 是由夾在兩個(gè)電極之間的三層材料所構(gòu)成的電池，包含了一個(gè)電子傳輸層(ETM)、一個(gè)半導(dǎo)體鍺層、以及一個(gè)傳輸銅離子的固體電解質(zhì)層。

將這種特殊設(shè)計(jì)的電池埋入熱地環(huán)境后，熱量可激發(fā)半導(dǎo)體中的電子，使之轉(zhuǎn)移到 ETM 。然后通過電極的外部電路傳遞，最終經(jīng)由另一電極進(jìn)入電解質(zhì) —— 在那里發(fā)生氧化還原反應(yīng)、將低能電子帶回半導(dǎo)體、并開啟新的循環(huán)。

(圖自：Journal of Materials Chemistry A)

最初團(tuán)隊(duì)不確定 STC 設(shè)備能夠?qū)⑦@種循環(huán)維持多長時(shí)間，是否能夠持續(xù)地運(yùn)行下去。但在測試過程中，他們找到了答案。

氧化還原反應(yīng)的最后，會導(dǎo)致循環(huán)的干涸，因?yàn)椴煌愋偷你~離子，終將在不同的地方停工。有趣的是，團(tuán)隊(duì)驚訝地發(fā)現(xiàn) —— 只需將 STC 裝置埋在熱源中，即可解決這一問題。然后便是打開外部電路一段時(shí)間后，才能給它充電。

團(tuán)隊(duì)表示，此舉有望實(shí)現(xiàn) STC 裝置的“半永久性”供電。首席研究員 Sachiko Matsushita 稱：

借助這樣的設(shè)計(jì)，原先低利用率的地?zé)崮?，也可成為一種很有希望的可再生能源。你無需擔(dān)心輻射，不耗費(fèi)昂貴的石油，也無需依賴不穩(wěn)定的太陽能或風(fēng)能。

之后，研究團(tuán)隊(duì)將對其進(jìn)一步改進(jìn)，以盡快地投入實(shí)際使用。有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《材料化學(xué)A》期刊上。原標(biāo)題為：

《A sensitized thermal cell recovered using heat》