В последние годы инженеры заняты поиском способов преобразования избыточного тепла, сгенерированного в качестве побочного продукта промышленных процессов и преобразованием его в электричество. Эти усилия в первую очередь направлены на повышение эффективности термоэлектрических устройств.
Согласно новому докладу, опубликованному в журнале Nature Communications, инженеры из университета Стэнфорда и Массачусетского технологического института разработали альтернативный метод, основанный на разности температур, которые меньше 100 градусов по Цельсию.
"Практически все электростанции и производственные процессы, например такие как выплавка и переработка стали, выделяют огромное количество низкопотенциального тепла, которое просто выбрасывается в окружающую среду. Наша новая технология зарядки аккумуляторов позволяет воспользоваться этим градиентом температуры в промышленных масштабах", пояснил Ий Цуй, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии в Стэнфорде.
Новая система использует явление, называемое термогальваническим эффектом, который можно наблюдать в аккумуляторных батареях при изменении температуры.
"Для преобразования тепловой энергии в электрическую, мы подвергаем батарею четырехступенчатому процессу: подогрев, зарядка, охлаждения и разрядка", - сказал в своем заявлении автор исследования Сок Ву Ли, ученый в Стэнфорде.
Используя энергию от перепадов температур в диапазоне до 100 градусов по Цельсию, система начинает нагревать незаряженный аккумулятор через отработанное тепло. После того, как батарея полностью заряжена, ей дают остыть и в следствии термогальванического эффекта, напряжение в батарее повышается при понижении температуры. Когда батарея остывает до комнатной температуры, она содержит больше электроэнергии, чем была затрачена системой для ее зарядки. Команда инженеров заявили, что их система пытается собрать тепло при температурах ниже 100 градусов по Цельсию, что составляет основную часть промысловой отходящего тепла.
"Одну треть общего энергопотребления только в США составляет низкопотенциальное тепло. Поэтому данное направление является очень перспективным", - сказал соавтор исследования Юань Ян, специалист Массачусетского технологического института.
Хотя новая система может работать при гораздо более низких колебаниях температуры, она имеет значительно более низкую плотность мощности - то есть количество энергии, которое может быть получено в течение определенного времени. Команда заявляет, что их система еще нуждается в дальнейшем исследовании, чтобы гарантировать долгосрочную надежность и увеличить скорость зарядки и разрядки аккумуляторов.
