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新电池技术捕获废热并将其转换为电力

时间：2021-09-20 08:25:00 来源：

斯坦福大学的研究人员和马萨诸塞州理工学院开发了一种新的电池技术，可以捕获浪费，并将其转化为电力。

大量的过热由工业过程和电力厂产生。世界各地的研究人员已经花了几十年来寻求利用一些浪费的能量的方法。大多数此类努力集中在热电装置上 - 可以从温度梯度产生电力的固态材料 - 但是这种装置的效率受到材料的可用性的限制。

现在，斯坦福大学的研究人员和马萨诸塞州理工学院已经发现了一种新的替代方案，用于低温废热转换为电力 - 即在温度差异小于100摄氏度的情况下。

新方法是在学习，在“自然通信”期刊上发布的研究中，由Seok Woo Lee和Yi Cui在斯坦福和袁阳和甘·陈·陈·麻省理工学院。

“几乎所有的电厂和制造工艺，如炼钢和炼油，释放了巨大的低级热量到环境温度，”材料科学与工程副教授崔表示。“我们的新电池技术旨在利用工业规模的这种温度梯度。”

电压和温度

新的Stanford-MIT系统基于称为热寄生虫效应的原理，从而指出可充电电池的电压取决于温度。“为了收获热能，我们将电池进行四步过程：举行，充电，冷却和放电，”斯坦福和联合主导作者的职业学者李说，李斯特·学家李说。

首先，通过废热加热不带电的电池。然后，虽然电池仍然温暖，但施加电压。一旦充满电，允许电池冷却。由于热寄生效应，电压随温度降低而增加。当电池冷却时，它实际上可以提供比使用给它的电量更多的电力。解释说，额外的能量从无处起来不会出现。它来自添加到系统中的热量。

斯坦福麻省理工学院系统旨在在低于100℃的温度下收集热量，这占潜在收获的废物热量的主要部分。“美国所有能源消费的三分之一最终成为低级别的热量，”MIT的邮局联合领导作者杨说。

在实验中，将电池加热至60℃，充电和冷却。该过程导致电力转换效率为5.7％，几乎加倍常规热电装置的效率。

杨先生表示，这种加热充电冷却方法首先在20世纪50年代提出了500℃或更高的温度。注意到大多数热回收系统最佳地工作，具有更高的温度差异。

“对于电池电极的电池电极而不是当时的材料，以及系统的工程技术进步。

“该技术具有使用已经广泛用于电池行业的低成本，丰富的材料和制造过程的额外优势，”李增加。

'聪明的想法'

虽然新系统在传统的热电装置上具有能量转换效率的显着优势，但它具有更低的功率密度 - 即可以为给定重量输送的功率量。陈补充说，新技术还需要进一步研究以确保长期可靠性，提高电池充电和放电的速度。“它需要很多工作来参加下一步。”

陈说，目前没有良好的技术可以有效地利用这种系统可以利用的相对低温的差异。“这有一种效率，我们认为非常有吸引力。如果可以创建技术和部署以使用它，那么这种低温余热是如此。“

伯克利大学化学教授培雷杨表示，结果非常有希望，伯克利队没有参与该研究。“通过探索热血流毒性效应，[麻省理工学院和斯坦福研究人员]能够以体面的效率转化为电力的低级热量，”他说。“这是一个聪明的想法，低级浪费热量到处都是。”

该研究的其他作者是斯坦福和麻省理工学院的斯坦福和哈迪·迦勒斯默尔的聘请。

斯坦福大学工作部分由美国能源部（DOE），斯拉克国家加速器实验室和韩国国家研究基金会资助。MIT工作部分由DOE部分资助，部分通过固态太阳能 - 热能转换中心。

出版物：Seok Woo Lee，等，“一种有效地收获低级热能的电化学系统，”自然通信5，物品编号：3942; DOI：10.1038 / ncomms4942

图像：Jose-Luis Olivares / MIT新闻办公室


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