В Южной Корее разрабатывают элемент, позволяющий получить 1,5 В из тепла человеческого тела - наравне с батарейкой АА

Корреспондент Гу Бон Хёк

- Команда во главе с профессором Чан Сон Ён из UNIST разработала тепловую гальваническую батарею твердотельного типа с высокой эффективностью

Новоразработанные теплогальванические ячейки, соединенные последовательно в модуль, приводит в действие коммерческие электронные устройства [Предоставлено UNIST]

«Только за счет тепла, выделяемого телом, можно получить напряжение, соответствующее уровню батареи AA».

Ожидается, что это ускорит коммерциализацию носимых устройств и датчиков Интернета вещей (IoT), которые работают без отдельного источника питания или зарядки.

Команда во главе с профессором Чан Сон Ён из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) сообщила 20 августа, что впервые в мире разработала твердотельную теплогальваническую батарею n-типа, мощность которой достаточна для работы реальных электронных устройств.

Теплогальваническая батарея — это миниатюрный генератор, который использует разницу температур между телом человека и окружающим воздухом для производства электроэнергии. Однако разница между температурой тела (около 36 °C) и температурой воздуха (20–25 °C) составляет всего несколько градусов, поэтому было сложно получить мощность, достаточную для работы электронных устройств.

Разработанная исследовательской группой твердотельная батарея обеспечивает достаточное напряжение и ток, позволяя получить мощность (напряжение × ток), достаточную для работы электроники. Обычно твердотельные батареи имеют преимущество в виде отсутствия риска утечки жидкости, но из-за того, что ионы плохо перемещаются внутри твердого электролита, ток оказывается недостаточным. Исследовательская группа разработала электролит, обеспечивающий хорошую проводимость ионов. Кроме того, тепловое рассеивание ионов привело к дополнительному повышению напряжения, что улучшило общую мощность.

Профессор Чан Сон Ён (слева) и исследователь Бэк Чжон Е, проводившие данное исследование [Предоставлено UNIST]

Если соединить 100 таких батарей последовательно, как кубики Лего, можно получить напряжение около 1,5 В из тепла человеческого тела. Это напряжение соответствует уровню обычной батарейки AA. Кроме того, при соединении 16 элементов можно включить светодиодную подсветку, электронные часы, датчик температуры и влажности и т. д. Коэффициент Джебека одного элемента составляет –40,05 мВ/К, что в 5 раз выше, чем у существующих элементов n-типа. Чем выше коэффициент Джебека, тем выше выходной ток при одинаковой разнице температур. Стойкость элементов также была доказана: даже после 50 циклов зарядки теплом тела и последующей разрядки они демонстрируют одинаковую мощность.

«Данное исследование стало новым прорывом в области разработки гибких термоэлектрических преобразователей, использующих низкотемпературное отработанное тепло. Оно может стать основой для самогенерирующих систем, обеспечивающих питание носимых устройств и автономных устройств Интернета вещей» - сказал профессор Чан Сон Ён.

Результаты исследования, проведенного при поддержке Корейского фонда научных исследований, опубликованы 7 июля в международном научном журнале «Energy & Environmental Science», издаваемом Королевским химическим обществом (RSC).

nbgkoo@heraldcorp.com

#южнаякорея #корея #политика #экономика #промышленность #технология #энергетика #наука #бизнес #финансы #образование #электричество #аккумуляторы #генераторы #общество #культура #искусство #медицина #электроника #гаджеты #азия