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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、化石燃料や原子力発電所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ました。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、電流を用いて温度差を生み出すものです。20世紀半ばには、熱電発電機がガルバニ電池の代わりによく使われました。[2]
銅/アンモニア
2014年、研究者たち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ました。この装置は、電池の化学エネルギーの約29%を電気に変換しました。[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、発電する陽極液（陽極を取り囲む電解質）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]
廃熱を利用して、使用済みの陽極液からアンモニアを蒸留します。アンモニアは陰極室に供給されます。電池の極性が反転し、陽極が陰極になり、陰極が陽極になります。[1]
このシステムの最大電力密度は60±3 1 W m −2（単一電極基準）で、最大エネルギー密度は453 W h m −3（電解質体積基準）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]
使用済み陽極液から加熱（蒸留を模擬）により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室に再添加し、その後この陰極液室を陽極として作動させることで（もう一方の電極に銅を再生させる）、最大出力密度は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と初期溶液の化学エネルギーの比）であった。陰極液に酸を加えると、出力は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]
フルバレンジルテニウム
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 Jeffrey, Colin (2014年12月7日). 「低品位廃熱を電力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.
