ดร. โทนี่เชียน – ปิงเฟิงของภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลแห่งมหาวิทยาลัยฮ่องกง (HKU) และทีมของเขาคิดค้นเซลล์ชาร์จความร้อนโดยตรง (DTCC) ซึ่งสามารถแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสร้างศักยภาพมหาศาลเพื่อลดภาวะเรือนกระจกโดย จับความร้อนไอเสียและลดการสิ้นเปลืองพลังงานหลัก

สิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้เผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร Nature Communications อันทรงเกียรติและงานวิจัยดังกล่าวได้ถูกนำเสนอในเว็บเพจไฮไลต์ของบรรณาธิการของ Communications Communications สำนักงานถ่ายทอดเทคโนโลยีของ HKU ได้ยื่นขอสิทธิบัตรชั่วคราวของสหรัฐอเมริกาและสิทธิบัตร PCT (Patent Cooperation Treaty)

ความร้อนระดับต่ำมีให้เลือกมากมายในกระบวนการอุตสาหกรรม (80 ถึง 150 ° C) เช่นเดียวกับในสภาพแวดล้อมสิ่งมีชีวิตความร้อนจากแสงอาทิตย์ (50 ถึง 60 ° C) และพลังงานความร้อนใต้พิภพ มากกว่า 60% ของพลังงานหลักของโลกที่ป้อนเข้ามาไม่ว่าจะอยู่ในกระบวนการอุตสาหกรรมหรือการใช้พลังงานในประเทศนั้นสูญเปล่าเช่นความร้อน การสูญเสียส่วนใหญ่นี้เป็นความร้อนเหลือทิ้งถือเป็นความร้อนเกรดต่ำ

DTCC ที่ออกแบบใหม่เป็นเทคโนโลยีทางเคมีไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงเกมซึ่งสามารถเปิดโลกทัศน์ใหม่สำหรับการใช้งานเพื่อแปลงความร้อนเกรดต่ำเป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันเป็นระบบที่เรียบง่ายด้วยหน่วยพื้นฐานขนาดเพียง 1.5 sq.cm และความหนา 1 ถึง 1.5 มม. เซลล์สามารถดัดงอได้วางซ้อนกันได้และต้นทุนต่ำ

DTCC สามารถใช้ในระบบ HVAC (การทำความร้อนการระบายอากาศและการปรับอากาศ) เพื่อนำความร้อนเกรดต่ำจากคอมเพรสเซอร์และคอนเดนเซอร์ไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้า มันสามารถรวมเข้ากับกรอบหน้าต่างเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์สู่พลังงานไฟฟ้าอิเล็กโทรโครมิกหรือใช้เป็นอุปกรณ์พกพาเพื่อจ่ายพลังงานไอโฟนหรืออุปกรณ์ช่วยชีวิตในพื้นที่ทุรกันดาร ด้วยความนิยมที่เพิ่มขึ้นของเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ระบบนี้อาจใช้เวลาหนึ่งวันในการควบคุมความร้อนในร่างกายให้เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์สำหรับตรวจสอบสภาพสุขภาพของร่างกายเช่นระดับน้ำตาลในเลือดและความดันโลหิต

ดร. เฟิงกล่าวว่า: “การกู้คืนความร้อนระดับต่ำที่มีประสิทธิภาพสามารถช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แต่เทคโนโลยีในปัจจุบันในการแปลงความร้อนนี้เป็นพลังงานไฟฟ้ายังคงไม่เหมาะสม DTCC ให้ผลการแปลงที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า 3.5% ระบบเทอร์โมไฟฟ้าซึ่งมีราคาแพงหรือซับซ้อนเกินไปหรือมีประสิทธิภาพต่ำเกินไปสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน DTCC เป็นการออกแบบที่มีศักยภาพสูงในอุปกรณ์พลังงานอัจฉริยะและยั่งยืน “

เซลล์ชาร์จความร้อนใหม่ใช้ขั้วไฟฟ้าแบบอสมมาตร: แคโทดกราฟีนออกไซด์ / ทองคำขาว (GO / Pt) และขั้วบวก polyaniline (PANI) ใน Fe2 + / Fe3 + อิเล็กโทรดรีดอกซ์ผ่านการดำเนินการให้ความร้อนโดยอุณหภูมิ เมื่อถูกความร้อนเซลล์จะสร้างแรงดันไฟฟ้าผ่านผลของเทอร์โม – เทียมเทียมของ GO และจากนั้นปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องโดยการออกซิไดซ์ขั้วบวก PANI และลด Fe3 + เป็น Fe2 + ภายใต้อุณหภูมิความร้อนในด้านแคโทดจนถึง Fe3 + พร่อง การแปลงพลังงานทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้ความร้อนใต้พิภพในกระบวนการชาร์จและคายประจุทั้งหมด ระบบสามารถสร้างใหม่ได้เองเมื่อเย็นลง กลไกการเกิดใหม่ของสารเคมีเสริมฤทธิ์นี้ช่วยให้ความสามารถในการหมุนของอุปกรณ์