Новое открытие открывает путь к производству энергии из тепла тела

Если вы когда-нибудь видели себя через тепловизионную камеру, вы знаете, что ваше тело выделяет много тепла. На самом деле это отходы нашего метаболизма. Каждый квадратный фут человеческого тела выделяет тепло, эквивалентное примерно 19 спичкам в час.

К сожалению, очень много часть этого тепла просто уходит в атмосферу. Было бы здорово, если бы мы могли использовать его для производства энергии, не правда ли? Мои исследования показали, что это действительно возможно. Мои коллеги и я открываем способы улавливания и хранения тепла тела для производства энергии, используя экологически чистые материалы.

Цель — создать устройство, которое сможет как генерировать, так и хранить энергию, действуя как встроенный аккумулятор для носимых устройств. Это может позволить таким устройствам, как умные часы, фитнес-трекеры или GPS-трекеры, работать намного дольше или даже бесконечно, используя тепло нашего тела.

Не только наши тела производят отходящее тепло. В нашем технологически развитом мире ежедневно выделяется значительное количество отходящего тепла, от двигателей наших транспортных средств до машин, производящих товары.

Однако обычные термоэлектрические материалы часто изготавливаются из кадмия, свинца или ртути. Они вредны для окружающей среды. и риски для здоровья, которые ограничивают их практическое применение.

Сила дерева

Но мы обнаружили, что термоэлектрические материалы также можно создавать из древесины, что является более безопасной и устойчивой альтернативой.

Дерево На протяжении веков он был неотъемлемой частью человеческой цивилизации, служа источником строительных материалов и топлива. Мы раскрываем потенциал древесных материалов для преобразования отработанного тепла, часто теряемого в промышленных процессах, в ценную электроэнергию.

Наша команда из Университета Лимерика в сотрудничестве с Университетом Валенсии разработала устойчивый метод преобразования отработанного тепла в электричество с использованием ирландских древесных продуктов, в частности лигнина, который является побочным продуктом бумажной промышленности. .

Наше исследование показывает, что мембраны на основе лигнина, пропитанные солевым раствором, могут эффективно преобразовывать низкие -температурное отходящее тепло (ниже 200°С) в электроэнергию. Разница температур на мембране лигнина заставляет ионы (заряженные атомы) в солевом растворе двигаться.

Positive ионы дрейфуют к более холодной стороне, а отрицательные ионы – к более теплой. Такое разделение зарядов создает разность электрических потенциалов на мембране, которую можно использовать в качестве электрической энергии.

Поскольку около 66 процентов промышленных отходов тепла попадает в этот температурный диапазон, это нововведение открывает значительные возможности для экологически чистых энергетических решений.

Эта новая технология может иметь большое значение во многих областях. Такие отрасли, как обрабатывающая промышленность, которые производят большое количество остаточного тепла, могли бы получить большую выгоду от превращения этого отработанного тепла в электричество. Это поможет им экономить энергию и уменьшить воздействие на окружающую среду.

Эта технология может найти применение в различных настройки, от обеспечения электропитанием в отдаленных районах до питания датчиков и устройств в повседневных приложениях. Его экологичность также делает его многообещающим решением для устойчивого производства энергии в зданиях и инфраструктуре.

The проблемы с хранением

Извлечение энергии из отходящего тепла — это лишь первый шаг; его эффективное хранение не менее важно. Суперконденсаторы — это устройства хранения энергии, которые быстро заряжают и разряжают электричество. Это делает их незаменимыми для приложений, требующих быстрой подачи энергии.

Однако их зависимость от углерода, полученного из ископаемого топлива, материалов вызывает обеспокоенность по поводу устойчивости, подчеркивая необходимость использования возобновляемых альтернатив в их производстве.

Наша исследовательская группа обнаружила, что пористый углерод на основе лигнина может служить электродом в суперконденсаторах для хранения энергии, вырабатываемой за счет сбора отходящего тепла с помощью лигниновой мембраны.

Этот процесс позволяет лигниновой мембране улавливать и преобразовывать отходящее тепло в электрическую энергию, а пористая углеродная структура способствует быстрому перемещению и хранению ионов, обеспечивая экологически чистую альтернативу, позволяющую избежать вредных химикатов. и использование ископаемого топлива, этот подход предлагает устойчивое решение для хранения энергии из отходящего тепла.

Эта инновация в технологии хранения энергии может привести в действие все: от бытовой электроники, носимых устройств до электромобилей.

Мухаммад Муддасар, кандидат наук, Инженерный факультет, Университет Лимерика

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.