Глобальные изменения климата стимулируют учёных сосредоточиться на разработке альтернативных технологий в энергетике. Одно из таких направлений — прямое преобразование тепла в электроэнергию. Разработчики НИТУ «МИСиС» представили новые электрохимические ячейки, модули на основе которых в перспективе смогут заряжать носимую электронику прямо на руке пользователя, а также автомобильные аккумуляторы, используя тепло выхлопных газов.
Наиболее эффективной технологией снятия тепла с источников, температура которых не превышает 100 °С, считаются термоэлектрохимические ячейки (термоячейки). Их работа основывается на так называемом эффекте Зеебека: в замкнутой цепи из разнородных проводников, возникает электродвижущая сила, если места контактов находятся в разных температурных зонах.
Главный недостаток уже существующих современных термоячеек — низкая выходная мощность. Это существенно ограничивает область их применения. В качестве решения этой проблемы коллектив учёных кафедры ФНСиВТМ НИТУ «МИСиС» совместно с российскими и иностранными коллегами провели новое исследование, посвящённое повышению ёмкости и эффективности термоячеек. Одной из приоритетных задач стал переход от электродов на основе дорогих углеродных нанотрубок к их аналогам из более доступных углеродных тканей.
Учёные рассмотрели два вида конструкций ячеек: обычную электрохимическую с солевым мостиком и корпусом типа монетной ячейки. В ходе экспериментов выяснилось, что модификация поверхности электродов титаном и оксидом титана может понизить внутреннее сопротивление ячейки на три порядка.
В результате этого максимальная мощность ячеек на основе углеродного волокна увеличилась до 25,2 мВт/м2, что обеспечило КПД в 1,37%. При этом лучший мировой результат составляет около 3%, но в термоячейках-«рекордсменах» использованы дорогостоящие массивы углеродных нанотрубок, декорированные наночастицами платины.
Сейчас коллектив университета работает над дальнейшим повышением мощности полученных термоэлектрических модулей и планирует приступить к созданию опытных прототипов устройств на их основе.
Источник: 4pda.ru
