(PhysOrg.com) -- En studie publicerad i American Chemical Societys tidskrift Nanobokstäver avslöjar att termoceller baserade på kolnanorörselektroder så småningom kan användas för att generera elektrisk energi från värme som kasseras av kemiska anläggningar, bilar och solcellsgårdar.

Forskningen var ett gemensamt samarbete mellan Baratunde Cola, biträdande professor vid George W. Woodruff School of Mechanical Engineering vid Georgia Tech, och ett internationellt team av forskare från USA, Australien, Kina, Indien och Filippinerna.

Cola, chef för Georgia Techs NanoEngineered Systems and Transport Research Group (NEST), beskrev studien som ett genombrott i att effektivt skörda elektrisk energi från olika källor till avgaser eller spillvärme.

"Vårt NEST Lab hade turen att samarbeta med Dr. Ray Baughmans NanoTech Institute vid UT Dallas och Dr. Gordon Wallaces Intelligent Polymer Research Institute i Wollongong, Australien, under det sista året av ett långt samarbete som löste viktiga tekniska problem, " han sa. "Vi tog med oss ​​nya ögon, såväl som vår kunskap och erfarenhet av värmeöverföringsteknik från nanoskalan till skalan av praktiska enheter till problemet, som gav en nyckel saknad länk. Teamet kommer tillsammans att arbeta för att möjliggöra ytterligare genombrott som krävs för att denna teknik ska nå sin fulla kommersiella potential."

Att effektivt skörda den termiska energi som för närvarande slösas bort i industrianläggningar eller längs rörledningar kan också skapa lokala källor till ren energi som i sin tur kan användas för att sänka kostnaderna och krympa en organisations energifotavtryck.

De nya termocellerna använder nanorörselektroder som ger en trefaldig ökning av energiomvandlingseffektiviteten jämfört med konventionella elektroder.

En av de demonstrerade termocellerna ser ut precis som knappcellsbatterierna som används i klockor, miniräknare och annan mindre elektronik. En viktig skillnad, dock, är att dessa nya termoceller kontinuerligt kan generera elektricitet, istället för att ta slut som ett batteri. Forskningen skapade andra termoceller, också, inklusive elektrolytfyllda, textilseparerade nanorörskivor som kan lindas runt rör som transporterar varma avfallsströmmar från tillverknings- eller elkraftverk. Temperaturskillnaden mellan röret och dess omgivning ger en elektrokemisk potentialskillnad mellan kolnanorörsskivorna, som termoceller använder för att generera elektricitet.

Forskargruppen uppskattar att flerväggiga kolnanorör i stora termoceller så småningom skulle kunna producera kraft till en kostnad av cirka 2,76 USD per watt från fritt tillgänglig avfallsenergi, jämfört med en kostnad på 4,31 USD per watt för solceller, som bara kan användas när solen skiner. I mindre skala, termoceller i knappcellstorlek kan användas för att driva sensorer eller elektroniska kretsar.

De nya termocellerna drar fördel av den exceptionella elektroniska, mekanisk, termiska och kemiska egenskaper hos kolnanorör. Nanorörens gigantiska yta och unika elektroniska struktur som ges av deras lilla diameter och nästan endimensionella struktur erbjuder höga strömtätheter, som förbättrar produktionen av elektrisk kraft och effektiviteten vid energiskörd.

"Georgier har arbetat med statligt stöd, och i samarbete med initiativ som Strategic Energy Institute vid Georgia Tech, att realisera betydande vinster i produktionen av förnybar energi, sa Cola. "Men att bli en ledande energistat, vi måste alltmer utforska nya sätt att utvinna och utnyttja alla former av energi. Att skörda spillvärme som elektricitet är en riktning som vårt NEST Lab tar med internationella partners för att hjälpa till att erbjuda ökade alternativ för förnybar energi för Georgien och världen."

Denna forskning sponsrades av Office of Naval Research, National Science Foundation, Welch Foundation och Australian Research Council.

Cola mottog nyligen 2009 Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Young Faculty Award för sitt arbete med solenergiomvandling. Som chef för NEST Lab, hans forskning fokuserar på att inse fördelarna med nanovetenskap i tillämpningar relaterade till avfallsutvinning av termisk energi, omvandling av solenergi, och termisk hantering av elektronik och energisystem.