Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») совместно с зарубежными коллегами разработали новую экономичную электрохимическую ячейку на основе углеродной ткани. Она в перспективе сможет заряжать гаджеты от тепла тела, а автомобильные аккумуляторы – от тепла выхлопных газов. Результаты исследования опубликовал международный научный журнал Sustainability.
«Наша работа посвящена повышению эффективности термоэлектрохимических ячеек на основе электродов из углеродного волокна и окислительно-восстановительного электролита на основе ферроцианида калия. Мы изучили, как модификация поверхности электрода из углеродного волокна влияет на выходную мощность и параметры термоэлектрохимической ячейки», – объяснил ведущий эксперт кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Игорь Бурмистров.
Отмечается, что развитие технологий прямого преобразования бросового тепла в электроэнергию является одним из передовых направлений развития альтернативной энергетики. Ученые считают, что с помощью термоэлектрических ячеек можно получать энергию от источников с температурой не выше 100 градусов Цельсия.
Так, термоячейки работают на эффекте Зеебека – то есть в замкнутой цепи, которая состоит из разнородных проводников, возникает электродвижущая сила (ЭДС), если места контактов обладают разной температурой. Недостатком существующих образцов термоячеек является низкая выходная мощность, что существенно ограничивает область их применения.
В связи с этим ученые кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина, РЭУ Плеханова и Университета Нигерии решали проблему перехода от активно изучаемых электродов на основе углеродных нанотрубок к углеродным тканям, которые являются более доступным и дешевым материалом.
В связи с этим они разработали два вида конструкций ячеек – обычная электрохимическая ячейка с солевым мостиком и корпусом типа монетной ячейки. Так, модификация поверхности электродов титаном и оксидом титана поможет снизить внутреннее сопротивление ячейки на три порядка. Сама максимальная мощность такого углеродного волокна увеличилась до 25,2 мВт / кв. метров. Это обеспечит КПД в 1,37%. Лучшим мировым результатом для термоячеек является около 3%, однако в них использовались дорогостоящие массивы углеродных нанотрубок Nanoforest, которые декорированы игольчатыми наночастицами платины.
На данный момент ученые продолжают работу над повышением мощности полученных термоэлектрических модулей. Они планируют приступить к созданию опытных прототипов устройств на их основе.
Ранее физики из Сассекского университета (Великобритания) создали самый тонкий в мире микрочип из графена и других 2D-материалов.
Подробнее в сюжете: Мир науки
Читайте также: