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新型電池埋入地?zé)岘h(huán)境可直接發(fā)電
時間:2019-08-01 08:47來源:界面新聞 作者:徐寧1
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通常被視為低利用率的地?zé)崮埽型蔀橐环N偉大的可再生能源。
據(jù)美國《每日科學(xué)》和CleanTechnica網(wǎng)站日前報道，東京理工大學(xué)和Sanoh Industrial的科學(xué)家們開發(fā)了一種非常穩(wěn)定的電池，可以直接將熱量轉(zhuǎn)化為電能，從而提供了一種可持續(xù)利用地?zé)崮艿姆椒ā?/div>
有關(guān)該項研究的論文近日已發(fā)表在了《材料化學(xué)A》期刊上。
地?zé)幔莵碜缘厍騼?nèi)部核裂變產(chǎn)生的一種能量資源。地球內(nèi)部溫度高達(dá)7000℃，在80至100公英里的深度處，溫度會降至650-1200℃。透過地下水和熔巖，熱力得以轉(zhuǎn)送至較接近地面的地方。高溫的熔巖將附近的地下水加熱，這些加熱了的水滲出地表時，便成了地?zé)豳Y源。
地?zé)崮苁且环N清潔能源，也是可再生能源，其開發(fā)前景十分廣闊。除了溫泉沐浴、地下熱水取暖，地?zé)崮苓�可用于發(fā)電。目前，大多數(shù)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，主要利用地下熱水或蒸汽為動力源。
但這樣的工作系統(tǒng)通常需要超過180℃的高溫才可以運作，難以大規(guī)模的應(yīng)用。
東京理工大學(xué)研究小組開發(fā)的這款新型敏熱電池（STCs），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。如果這項研究未來可進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，人們將可利用地?zé)崮艽蠓秶靥峁╇娏Α?/div>
(責(zé)任編輯：子蕊)
圖片來源：《材料化學(xué)A》期刊（Journal of Materials Chemistry A）該研究小組研發(fā)的STC電池，由三層材料構(gòu)成，包含了電子傳輸層（ETM）、半導(dǎo)體鍺層以及傳輸銅離子的固體電解質(zhì)層。
將這種特殊設(shè)計的電池埋入熱地環(huán)境后，熱量可激發(fā)半導(dǎo)體層中的電子從低能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣軕B(tài)，使之自然地轉(zhuǎn)移到ETM層，然后通過電極外部電路的傳遞，電子最終經(jīng)由另一電極進(jìn)入電解質(zhì)層。
在電解質(zhì)的兩個界面上，銅離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，能將低能電子帶回半導(dǎo)體層，從而使該過程重新開始循環(huán)。
最初，研究小組并不能確定STC電池可將這種循環(huán)維持多久，也不確定電流是否會在某一刻停止。
測試后，研究小組最終找到了答案。當(dāng)電解質(zhì)層的氧化還原反應(yīng)發(fā)生后，該循環(huán)會由于不同類型的銅離子的重新定位而停止。但研究小組同時驚奇地發(fā)現(xiàn)，只要打開外部電路一段時間，電池在有熱量的情況下即可自行恢復(fù)該循環(huán)。
這意味著，當(dāng)STC電池中的電流停止后，只需將其埋在熱源中即可進(jìn)行充電。
STC電池應(yīng)用場景概念圖， 圖片來源：Tokyo Tech，via New Atlas“（這種電力獲取）不用擔(dān)心輻射，不必耗費昂貴的石油，也無需依賴不穩(wěn)定的太陽能或風(fēng)能。”該研究小組的首席研究員松下幸子（sachiko matsushita）表示。研究小組的未來目標(biāo)是對該電池進(jìn)行下一步的改進(jìn)，希望有一天能在不損害地球的情況下解決人類的能源需求。
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