新發現為從體熱中產生能量鋪平了道路

如果您曾經通過紅外熱像儀看到自己，您就會知道您的身體會產生大量熱量。這實際上是我們新陳代謝的廢物。人體的每一平方英尺放熱相當于每小時大約 19 個匹配項。

不幸的是，大部分熱量只是逸出到大氣中。如果我們能利用它來產生能量，那不是很好嗎？我的研究表明，這確實是可能的。我和我的同事們發現方法使用環保材料捕獲和儲存身體熱量以產生能量。

目標是創造一種既可以產生又可以儲存能量的設備，就像可穿戴技術的內置移動電源一樣。這可以讓智能手表、健身追蹤器或 GPS 追蹤器等設備通過利用我們的體溫運行更長時間，甚至無限期地運行。

產生廢熱的不僅僅是我們的身體。在我們這個技術先進的世界里，從我們車輛的發動機到制造商品的機器，每天都會產生大量的廢熱。

通常，這些熱量也會釋放到大氣中，這意味著錯過了能源回收的重大機會。新興的”余熱回收“試圖解決這種低效率問題。通過利用這些原本浪費的能源，各行各業可以提高運營效率，并為更可持續的環境做出貢獻。

這熱電效應是一種可以幫助將熱能轉化為電能的現象。其工作原理是讓溫差產生電勢，因為電子從熱側流向冷側，產生可用的電能。

協定的熱電材料然而，它們通常由鎘、鉛或汞.這些技術會帶來環境和健康風險，限制其實際應用。

木材的力量

但我們發現，您也可以用木材制造熱電材料，這是一種更安全、更可持續的替代方案。

幾個世紀以來，木材一直是人類文明不可或缺的一部分，是建筑材料和燃料的來源。我們正在發掘木材衍生材料的潛力，將工業過程中經常損失的廢熱轉化為有價值的電力。

這種方法不僅提高了能源效率，還重新定義了我們如何將日常材料視為可持續能源解決方案的重要組成部分。

我們在利默里克大學的團隊與瓦倫西亞大學合作，已發展一種使用愛爾蘭木制品將廢熱轉化為電能的可持續方法，特別是木質素，這是造紙工業的副產品。

我們的研究表明，木質素基膜浸泡在鹽溶液中時，可以有效地將低溫余熱（低于 200°C）轉化為電能。木質素膜上的溫差導致鹽溶液中的離子（帶電原子）移動。

正離子向較冷的一側漂移，而負離子向較熱的一側移動。這種電荷分離會在膜上產生電勢差，該電勢差可以作為電能加以利用。

自從66% 的工業余熱落在這個溫度范圍內，這項創新為環保能源解決方案提供了重要機會。

這項新技術有可能在許多領域產生重大影響。制造業等產生大量余熱的行業可以通過將這些廢熱轉化為電能來獲得重大好處。這將幫助他們節省能源并減少對環境的影響。

這項技術可以在各種環境中使用，從在偏遠地區供電到為日常應用中的傳感器和設備供電。其環保特性也使其成為建筑物和基礎設施可持續能源生產的有前途的解決方案。

存儲問題

從廢熱中捕獲能量只是第一步;有效存儲數據同樣重要。超級電容器是快速充電和放電的儲能設備。這使得它們對于需要快速供電的應用至關重要。

然而，他們對化石燃料衍生碳材料的依賴引發了對可持續性的擔憂，凸顯了在其生產中需要可再生替代品的需求。

我們的研究小組發現，木質素基多孔碳可以用作超級電容器中的電極，用于使用木質素膜收集余熱產生的能量存儲。

這個過程允許木質素膜捕獲廢熱并將其轉化為電能，而多孔碳結構有助于離子的快速移動和儲存。通過提供避免有害化學物質和對化石燃料依賴的綠色替代品，這種方法為利用廢熱進行能源儲存提供了一種可持續的解決方案。

儲能技術的這項創新可以為從消費電子產品、可穿戴技術到電動汽車的一切提供動力。

穆罕默德·穆達薩，工程學院博士生利默里克大學

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