利用废热为电子设备供电

从环境废热中收集能量，例如从人体损失的废热，是可持续为小型电子设备供电的诱人前景。热电池是一种能量收集设备，它通过热充电效应将环境热量转化为电能。

尽管热电池既便宜又有效，但是到目前为止，仅达到了低输出电压(仅几十毫伏(mV))，并且这些电压还取决于温度。

为了使热电池可靠地为电子设备供电并促进可持续社会的发展，需要解决这些缺点。

筑波大学领导的研究小组最近改善了热电池的能量收集性能，使该技术更接近于商业化。他们的发现发表在《科学报告》(“使用相变的能量收集热电池”中)。

该团队开发了一种热电池，其中包含一种材料，该材料表现出温度诱导的晶体结构相变。刚好高于室温，该固体材料中的原子重新排列以形成不同的晶体结构。这种相变导致输出电压从零增加到大约120 mV，与现有的热电池相比，性能得到了显着改善。

这项研究的资深作者Yutaka Moritomo教授解释说：“我们材料的温度诱导相变导致其体积增加。“这反过来又提高了热电池的输出电压。”

研究人员能够微调其材料的相变温度，使其位于室温之上。当将包含该材料的热电池加热到该温度以上时，会引起该材料的相变，从而导致输出电压从低温的零大幅上升到50°C的约120 mV。

除了解决低输出电压的问题外，包含相变材料的热电偶也克服了取决于温度的输出电压的问题。由于由热相变引起的热电池输出电压的增加远大于输出电压的温度相关波动，因此可以忽略这些波动。

Moritomo教授说：“我们的结果表明，通过加入一种在适当温度下具有相变的材料，可以大大提高热电池的性能。” “这个概念是实现更高效的能量收集设备的一种有吸引力的方式。”

研究团队的设计将热电池技术与适当匹配的相变材料相结合，从而提高了将废热收集到电力电子设备的能力，这是一种环境可持续的过程。这种设计具有为高级电子设备提供独立电源的潜力。