Работая в составе международного научного коллектива, ученые НИТУ «МИСиС» создали новую экономичную электрохимическую ячейку. По словам исследователей, модули на основе таких ячеек преобразуют бросовое, попутное тепло в электроэнергию. Это значит, что в перспективе с их помощью можно будет заряжать носимые электронные устройства прямо на руке, теплом пользователя. Другой пример применения разработки — зарядка автомобильных аккумуляторов теплом выхлопных газов. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Sustainability.
Термоэлектрохимические ячейки считаются одним из перспективных направлений в поиске альтернативных источников энергии. В основе их работы лежит так называемый эффект Зеебека: если между контактами в замкнутой цепи из разнородных проводников есть разница температур, возникает электродвижущая сила. К сожалению, серьёзным недостатком существующих образцов термоячеек является низкая выходная мощность, что существенно ограничивает область их применения.
В рамках исследования, посвящённого повышению ёмкости и эффективности термоэлектрохимических ячеек, специалистам НИТУ «МИСиС» удалось решить проблему перехода от активно изучаемых электродов на основе углеродных нанотрубок к более доступному и дешёвому материалу — углеродным тканям. Для сравнения: нанотрубки стоят примерно 100 рублей за грамм, тогда как углеродная ткань — 7,5 рублей за грамм.
Исследовав два вида ячеек, ученые обнаружили, что модификация поверхности электродов титаном и оксидом титана позволят уменьшить внутреннее сопротивление ячейки на три порядка. В результате удалось получить максимальную мощность 25,2 мВт/м2 и КПД 1,37%. Опять же, для сравнения: наибольшее значение КПД, полученное для термоячеек, примерно равно 3%, но это для случая с дорогостоящими массивами углеродных нанотрубок с игольчатыми наночастицами платины (nanoforest).
Сейчас исследователи работают над дальнейшим повышением мощности термоэлектрических модулей, после чего планируют приступить к созданию опытных прототипов устройств.