Нова технологія дозволяє перетворити тепло в електрику за допомогою електрохімічних реакцій
Щороку фахівці Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory) представляють результати своїх досліджень в області використання людьми різних видів енергії. Згідно з цим дослідженням більше 60 відсотків від використовуваної енергії викидається даремно у вигляді тепла. Основна частина цієї енергії розсіюється в навколишнє середовище через димові труби, через вихлопні труби автомобілів і втрачається в ході різних технологічних процесів. Повернення цієї втрачається теплової енергії вже досить давно є завданням, над якою б'ються різні дослідницькі колективи, і нещодавно група дослідників запропонувала абсолютно новий метод збору теплової енергії, використання якого дозволить в майбутньому збільшити глобальну енергетичну ефективність, що може призвести до істотного скорочення викидів вуглекислого газу в навколишнє середовище.
У більшості випадків всі технології збору теплової енергії грунтуються на термоелектричному ефекті, який дозволяє отримати різниця електричних потенціалів за допомогою різниці температури частин пристрою. На жаль, такий підхід не завжди обґрунтований з економічної точки зору, для створення термоелектричних генераторів необхідні рідкісні і дорогі матеріали. Для ефективної роботи таких генераторів потрібно досить велика різниця температур, яку можна отримати далеко не у всіх випадках. Дослідники з Стенфордського університету і Массачусетського технологічного інституту пропонують використовувати так званий термогальванический ефект, який може забезпечувати ефективне перетворення тепла в електрику при досить малому температурному градієнті.
Суть термогальванического ефекту полягає в тому, що розряджена акумуляторна батарея нагрівається до високої температури за рахунок непотрібного тепла, приміром, від якого-небудь технологічного процесу. Під час нагрівання проводиться зарядка акумуляторної батареї. По завершенню процесу зарядки батарея охолоджується до температури навколишнього середовища і розряджається, віддаючи свою енергію, яку можна використовувати в будь-яких цілях. Виявляється, що при такому підході кількість віддається батареєю енергії значно перевищує кількість енергії, витраченої на її зарядку і ця різниця у кількості енергії, виходить за рахунок тепла.
При проведенні експериментів дослідники використовували спеціальну акумуляторну батарею, катод якої був виготовлений з гексацианоферрата міді (copper hexacyanoferrate), а анод з чистої міді. При нагріванні батареї до температури 100 градусів Цельсія і охолодженні до 60 градусів Цельсія ефективність перетворення склала 5.7 відсотка.
Безумовно, перш ніж така технологія зможе працювати на сталеливарних заводах та інших підприємствах, які викидають в навколишнє середовище велику кількість тепла, дослідникам належить виконати ще багато роботи. Створені ними акумуляторні батареї мають дуже низький показник щільності зберігання енергії. Крім цього дослідникам прийдеться знайти шляхи суттєвого прискорення процесів зарядки і розряду. І тільки після всіх цих заходів термогальванические технології зможуть починати конкурувати з термоелектричними технологіями, які поки ще працюють кілька ефективніше.