Исследователи из Университетов Лимерика и Валенсии разработали способ преобразования тепла человеческого тела и древесных отходов в электрическую энергию. Их новая технология обещает дать «вторую жизнь» теплу, которое обычно просто уходит в атмосферу, и открыть путь к более устойчивым решениям в энергетике.
Человеческое тело выделяет большое количество тепла, которое до сих пор не использовалось. В среднем, каждый квадратный метр поверхности тела выделяет тепла, эквивалентного горению 19 спичек в час. Исследования показали, что это тепло можно эффективно улавливать и использовать для подзарядки носимых устройств, таких как фитнес-браслеты, умные часы и GPS-трекеры. В будущем это позволит этим устройствам работать дольше, а возможно, даже без необходимости внешней подзарядки.
Но человеческое тело — это лишь малая часть источников тепла, которое тратится впустую. Множество источников, от двигателей автомобилей до промышленных машин, ежедневно генерирует огромные объемы избыточного тепла, которое выбрасывается в атмосферу без пользы. В ответ на это ученые работают над технологиями утилизации тепла для получения энергии, делая промышленность более эффективной и экологичной.
Одной из перспективных технологий утилизации тепла является термоэлектрический эффект, позволяющий преобразовывать тепло в электричество. Принцип основан на температурной разнице, которая вызывает движение электронов и создает электрический потенциал. Однако традиционные термоэлектрические материалы часто содержат кадмий, свинец и ртуть, что делает их применение рискованным для здоровья и окружающей среды.
Ученые из Ирландии и Испании предложили альтернативу: использование древесных отходов, в частности лигнина — побочного продукта целлюлозной промышленности. Лигнин, обработанный раствором соли, способен эффективно улавливать тепло и преобразовывать его в электричество при относительно низкой температуре, до 200°С. Это особенно важно, так как около 66% промышленного тепла генерируется именно в этом диапазоне температур.
Когда мембрана из лигнина подвергается воздействию разницы температур, ионы в растворе начинают движение: положительные ионы направляются к холодной стороне, а отрицательные — к теплой. Такое разделение заряда создает электрический потенциал, который можно использовать для питания различных устройств.
Захват тепла — лишь первый шаг. Не менее важно создать эффективный способ хранения полученной энергии. В исследованиях на первый план выходят суперконденсаторы — устройства, способные быстро накапливать и высвобождать электроэнергию. На сегодняшний день большинство моделей суперконденсаторов производятся из материалов на основе ископаемого углерода, что ставит под сомнение их экологическую устойчивость.
Исследовательская группа обнаружила, что пористый углерод из лигнина можно использовать в качестве электродного материала для суперконденсаторов. Таким образом, лигниновая мембрана не только преобразует тепло в электроэнергию, но и обеспечивает хранение энергии благодаря пористой углеродной структуре, ускоряющей движение ионов. Это решение позволяет обойтись без вредных химикатов и уменьшить зависимость от ископаемых ресурсов.
Ранее в Китае придумали пауэрбанки на колесах для электромобилей.