Ученые Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" представили новую экономичную электрохимическую ячейку на основе углеродной ткани. Модули из нее позволят преобразовать бросовое, попутное тепло в электроэнергию и смогут в перспективе заряжать гаджеты прямо на руке, а автомобильные аккумуляторы – теплом выхлопных газов.
Как передает РИА Новости со ссылкой на международный научный журнал Sustainability, в котором было опубликовано исследование, работа термоячеек основывается на так называемом эффекте Зеебека: в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает электродвижущая сила (ЭДС), если места контактов имеют разную температуру. Серьезным недостатком уже существующих современных образцов термоячеек является их низкая выходная мощность. Это существенно ограничивает область их применения.
Коллектив ученых кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ "МИСиС" совместно с коллегами из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина, РЭУ Плеханова и Университета Нигерии представил новое исследование, посвященное повышению емкости и эффективности термоэлектрохимических ячеек, способных преобразовывать энергию бросового тепла в электрический ток.
В частности, разработчики решали проблему перехода от активно изучаемых электродов на основе углеродных нанотрубок к углеродным тканям – материалу более доступному и дешевому. Один грамм нанотрубок стоит примерно 100 рублей, в то время как грамм углеродной ткани – 7,5 рублей.
Ученые исследовали два вида конструкций ячеек: обычную электрохимическую ячейку с солевым мостиком и корпусом типа монетной ячейки. В результате экспериментов они обнаружили, что модификация поверхности электродов титаном и оксидом титана может снизить внутреннее сопротивление ячейки на три порядка.
В результате, максимальная мощность для углеродного волокна, модифицированного металлическим титаном и оксидом титана, увеличилась до 25,2 мВт / м2, который обеспечивает КПД в 1,37%. Лучший мировой результат для термоячеек составляет около 3%, при этом в них использованы дорогостоящие массивы углеродных нанотрубок "nanoforest", декорированные игольчатыми наночастицами платины.