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熱電電池は、充電時に熱を化学エネルギーに変換してエネルギーを蓄え、放電時に電気を生成します。このようなシステムは、化石燃料や原子力エネルギーを燃焼する発電所からの廃熱を処理する代替手段となる可能性があります。 [1]
歴史
トーマス・ヨハン・ゼーベック（1780–1831）は1821年に熱電効果を発見した。対称ペルチェ効果（ジャン・シャルル・アサンス・ペルティエ、1785–1845）は電流を利用して温度差を生み出す。20世紀中頃にはガルバニ電池の代わりに熱電発電機がよく使われていた。[2]
銅/アンモニア
2014年に研究者らは銅電極と電解質としてアンモニアを使用するプロトタイプシステムを実証した。この装置は電池の化学エネルギーの約29パーセントを電気に変換した。[1]
アンモニア電解液は、銅電極と反応して廃熱でアンモニアを温め、電気を発生させる陽極液（陽極を囲む電解質）としてのみ使用されます。反応によってアンモニアが消費されるか、陰極付近の電解質中の銅イオンが枯渇すると、反応は停止します。[1]
廃熱は使用済みの陽極液からアンモニアを蒸留するために使用されます。その後、アンモニアは陰極室に追加されます。バッテリーの極性が反転し、陽極が陰極になり、逆もまた同様です。[1]
このシステムの最大電力密度は60±3 1 W m −2（単一電極ベース）で、最大エネルギー密度は453 W hm −3（電解質体積に対して正規化）であり、他の液体中心の熱電発電システムよりも大幅に高かった。[3]電力密度はシステム内の電池の数に応じて増加した。[1]
加熱（蒸留をシミュレート）により使用済み陽極液からアンモニアを揮発させ、このアンモニアを使用済み陰極液チャンバーに再添加し、続いてこのチャンバーを陽極として動作させる（他の電極で銅を再生するため）と、最大電力密度は60 ± 3 W m −2、平均放電エネルギー効率は29%（捕捉された電気エネルギー対開始溶液の化学エネルギー）となった。陰極液に酸を加えると、電力は126 ± 5 W m −2増加した。[3]
テルル化物
テルル化物ベースの電池は熱の15～20％をエネルギーに変換します。[1]
フルバレン二ルテニウム
フルバレンジ ルテニウムはより高い効率が期待できるが、商業的に使用するには高価すぎる。[1]
参照
参考文献
- ^ abcdefg ジェフリー・コリン（2014年12月7日）。「低品位廃熱を電気に変換するアンモニアベースのバッテリーシステム」Gizmag 。2015年2月25日閲覧。
- ^ 「熱電電池」ケニオン大学、2014年。 2015年2月25日閲覧。
- ^ ab Fang Zhang; Jia Liu; Wulin Yanga; Bruce E. Logan (2015). 「低品位熱エネルギーを電力として効率的に回収する熱再生型アンモニアベース電池」. Energy & Environmental Science . 8 : 343–349. doi :10.1039/C4EE02824D.