Varje gång vi omvandlar energi från en form till en annan, en del av den energin går förlorad i form av värme. Att försöka få tillbaka den energin effektivt är mycket svårt när den förloras för miljön. Termoelektriska enheter kan ändra värmeenergi till elektricitet, och vice versa. Men för att fånga energi från värme effektivt, dessa enheter behöver vanligtvis arbeta vid höga temperaturer med en stor temperaturskillnad.

Nu har forskare centrerade vid Japans universitet i Tsukuba utvecklat en ny typ av termoelektriska system som kan utnyttja små energiskillnader vid låga temperaturer. De rapporterade nyligen sina resultat i Tillämpad fysik Express .

"Termoelektriska batterier som vårt har föreslagits tidigare, men de har baserats på vätskebaserade celler, som är opraktiska för verkliga applikationer. Vi skapade en tunnfilmsenhet som fungerar på samma princip men med två typer av fast redoxmaterial som ger en förändring av potentialskillnaden i cellen under en uppvärmnings- och kylcykel, "säger författaren Takayuki Shibata.

Att ändra temperaturen förändrar förmågan hos olika lager i enheten att hålla fast vid elektroner. Om ett lager har en större affinitet för elektroner som ett annat, detta skapar en potentialskillnad. Flödet av elektroner från ett lager till det andra kan sedan utnyttjas för att utföra arbete när cellen laddas ur, på samma sätt som ett normalt batteri fungerar.

Forskarna testade sina enheter för att skörda spillvärmeenergi nära rumstemperatur. Deras enhet producerade en elektrisk energi på 2,3 meV per värmecykel mellan cirka 25 och 50 grader Celsius. Detta resultat återspeglade en effektivitet på cirka 1,0 procent, även om det teoretiska maxvärdet för den här enheten ska vara runt 8,7 procent.

Motsvarande författare Yutaka Moritomo säger, "Vi har fortfarande lite arbete att göra för att förbättra effektiviteten, men vi förväntar oss att dessa problem kommer att övervinnas genom att optimera anoden och katodmaterialen. Viktigt, Vi har visat att termoelektriska batterier i solid state är livskraftiga och att vår filmavsättningsmetod kan utvidgas till stora områden. Denna teknik erbjuder realistiska utsikter för storskalig värmeenergiåtervinning, vilket kan hjälpa en rad branscher att bli mer effektiva. "