יריעת האלקטרודה של מכשיר תרמו-אלקטרי מורכבת מהידרוג'ל יוני, הנדחס בין האלקטרודות ליצירת, והכחול הפרוסי על האלקטרודה עובר תגובת חיזור כדי לשפר את צפיפות האנרגיה וצפיפות ההספק של המחולל התרמו-אלקטרי היוני.
מחקר חדש בנושא זה מופיע ב חומרי אנרגיה מתקדמים.
פרופ' זנג ווי מהמכון להנדסה כימית, האקדמיה למדעים של גואנגדונג, אמר כי בתחילת הדרך, צוות המחקר ביצע בעיקר מחקר המבוסס על אפקט הדיפוזיה התרמית ופרסם שורה של תוצאות מחקר. למרות זאת, התוצאות שלהם מעולם לא הבינו את ההשפעה הצפויה, והסיכוי ליישום מעשי לא היה אופטימי.
מאוחר יותר, הם ניסו לבצע שיפור נוסף על בסיס השפעת הזרם התרמי; כלומר, לשלב את תגובת החיזור של האלקטרודה. הסיבה לכך היא שהשפעת הזרם התרמי היא חיזור באלקטרוליט, כך שהרווח ואובדן האלקטרונים מתרחשים בעיקר בתמיסה, והאלקטרונים באלקטרוליט לנדוד אל האלקטרודה אינם רק קשים יותר, אלא גם צריכים לעבור מרחק, מה שיוביל גם ליעילות המרה נמוכה יותר וגם לאובדן לא יעיל של אלקטרונים.
אם ניתן להשיג חיזור ישירות באלקטרודות, כלומר אם מאפשרים ליונים להגיע אל האלקטרודות ולאחר מכן לעבור תגובות חיזור בצורה תרמית, במקום להיות מונעים על ידי זרם חשמלי, המרחק שעובר האלקטרונים יכול להיות מאוד מופחת היטב, וכתוצאה מכך יעילות המרה תרמו-אלקטרית גבוהה והגדלה משמעותית בזמן שהמכשיר התרמו-אלקטרי יכול לספק חשמל לעולם החיצון.
"בעבודה זו צפיפות ההספק המיידית הגיעה ל-3.7 mW/m2K2. בנוסף, צפיפות האנרגיה במוצא הייתה 194 J/m2 במשך שעתיים בשיפוע טמפרטורה של 2 K, והיעילות היחסית של קרנו הייתה גבוהה כמו 10% בטמפרטורת צד חם (TH) של 0.12 מעלות צלזיוס וטמפרטורת צד קר (TC) של 30 מעלות צלזיוס." אמר זנג.
לכן, מבחינת יישומים, המכשיר כבר מסוגל להפעיל באופן רציף מכשירים אלקטרוניים כמו אלקטרוניקה לבישה וחיישנים. בנוסף, הצוות היה רוצה להרחיב עוד יותר את היישומים, כגון שימוש במכשיר למערכות חשמל פוטותרמיות סולאריות והתאוששות חום מחוץ לקירות הבניין; באופן ספציפי, הטמפרטורה שבה אור השמש פוגע בפאנל סולארי היא בדרך כלל בין 60 ל-80 מעלות צלזיוס, שהם הבדל של כמה עשרות מעלות צלזיוס מטמפרטורת הסביבה האמיתית.
אם המכשיר התרמו-אלקטרי שפותח כיום מחובר לחלק האחורי של הפאנל הסולארי, הוא יכול להמיר עוד יותר את אנרגיית החום המבוזבזת לחשמל, ובכך להגביר את היעילות של תפוקת האנרגיה הסולארית. על ידי שימוש במכשירים לשחזור חום מחוץ לקירות הבניין, ניתן לממש את מטרת הפעלת הבניין עצמו.
כשדיבר על תוכנית ההמשך של מחקר זה, אמר זנג שכיום, השימוש העיקרי בפוליאנילין לשינוי האלקטרודה, מאפייני החיזור והקיבולת שלה מוגבלים יחסית. לכן, השלב הבא הוא למצוא חומרים נוספים התואמים לפוטנציאל התרמי הנחקר כדי להגדיל עוד יותר את הצפיפות של אלקטרודות החיזור ואת תפוקת האנרגיה לעולם החיצון.
במקביל, הצוות מתכנן גם לשפר את הקיבול הספציפי של האלקטרודות ולהגדיל את שטח הפנים הספציפי כדי להגדיל טוב יותר את יחס הקיבולת של האלקטרודות. בנוסף, הם ימשיכו לייעל את העיצוב המבני של ההידרוג'ל עצמו ולהרחיב את מבחר החומרים.
תורמים נוספים כוללים את שיה יאנג, דונגיו ג'ו, אוניברסיטת גואנגדונג טכנולוגיה; פיי וואנג, צ'ן וו וג'יאנצ'או ג'יה, המכון להנדסה כימית, האקדמיה למדעים של גואנגדונג; וג'ין ליו, המחלקה להנדסת מכונות וחלל, אוניברסיטת הונג קונג למדע וטכנולוגיה.