แผ่นอิเล็กโทรดของอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกประกอบด้วยไฮโดรเจลไอออนิก ซึ่งประกบอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดเพื่อสร้างรูปร่าง และปรัสเซียนบลูบนอิเล็กโทรดจะเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์เพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานและความหนาแน่นของพลังงานของเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริกไอออนิก
งานวิจัยใหม่ในหัวข้อนี้ปรากฏใน ความก้าวหน้าด้านวัสดุพลังงาน.
ศาสตราจารย์เจิ้ง เว่ย จากสถาบันวิศวกรรมเคมี สถาบันวิทยาศาสตร์กวางตุ้ง กล่าวว่าในช่วงเริ่มต้น ทีมวิจัยได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับผลกระทบการแพร่กระจายความร้อนเป็นหลัก และเผยแพร่ผลการวิจัยชุดหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ของพวกเขาไม่เคยตระหนักถึงผลที่คาดหวัง และโอกาสในการนำไปใช้จริงก็ไม่ใช่แง่ดี
ต่อมาพวกเขาพยายามที่จะทำการปรับปรุงเพิ่มเติมบนพื้นฐานของผลกระทบจากกระแสความร้อน นั่นคือเพื่อรวมปฏิกิริยารีดอกซ์ของอิเล็กโทรด เหตุผลก็คือผลของกระแสความร้อนคือรีดอกซ์ในอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้นการรับและการสูญเสียของอิเล็กตรอนส่วนใหญ่เกิดขึ้นในสารละลาย และอิเล็กตรอนในอิเล็กโทรไลต์ที่จะย้ายไปยังอิเล็กโทรดไม่เพียงแต่ยากขึ้นเท่านั้น แต่ยังต้อง เดินทางไกลซึ่งจะส่งผลให้ประสิทธิภาพการแปลงลดลงและการสูญเสียอิเล็กตรอนที่ไม่มีประสิทธิภาพ
ถ้าสามารถรีดอกซ์ได้โดยตรงที่อิเล็กโทรด กล่าวคือ ถ้าไอออนได้รับอนุญาตให้เข้าถึงอิเล็กโทรดแล้วเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ในลักษณะเหนี่ยวนำความร้อน แทนที่จะถูกขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้า ระยะทางที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้มาก ลดลงอย่างดีส่งผลให้ประสิทธิภาพการแปลงเทอร์โมอิเล็กทริกสูงและเพิ่มเวลาที่อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกสามารถจ่ายพลังงานให้กับโลกภายนอกได้อย่างมีนัยสำคัญ
“ในงานนี้ ความหนาแน่นของพลังงานทันทีสูงถึง 3.7 mW/m2K2- นอกจากนี้ ความหนาแน่นของพลังงานเอาท์พุตคือ 194 จูล/ม2 เป็นเวลา 2 ชั่วโมงที่อุณหภูมิไล่ระดับ 10 K และประสิทธิภาพสัมพัทธ์ของคาร์โนต์สูงถึง 0.12% ที่อุณหภูมิด้านร้อน (TH) 30°C และอุณหภูมิด้านเย็น (TC) 20°C” เซงกล่าวว่า
ดังนั้นในแง่ของการใช้งาน อุปกรณ์ดังกล่าวจึงสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างต่อเนื่อง เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้และเซ็นเซอร์ นอกจากนี้ ทีมงานต้องการขยายการใช้งานเพิ่มเติม เช่น การใช้อุปกรณ์สำหรับระบบพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์และการนำความร้อนกลับคืนภายนอกผนังอาคาร โดยเฉพาะอุณหภูมิที่แสงอาทิตย์ตกกระทบแผงโซลาร์เซลล์มักจะอยู่ระหว่าง 60 ถึง 80 องศาเซลเซียส ซึ่งแตกต่างไปจากอุณหภูมิแวดล้อมจริงเพียงไม่กี่สิบองศาเซลเซียส
หากติดตั้งอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกที่พัฒนาขึ้นในปัจจุบันไว้ที่ด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์ ก็จะสามารถแปลงพลังงานความร้อนที่สูญเสียไปเป็นไฟฟ้าได้อีก ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งออกพลังงานแสงอาทิตย์ การใช้อุปกรณ์นำความร้อนกลับคืนภายนอกผนังอาคาร ทำให้สามารถบรรลุวัตถุประสงค์ของการจ่ายไฟให้กับอาคารได้
เมื่อพูดถึงแผนติดตามผลการวิจัยนี้ Zeng กล่าวว่าในปัจจุบัน การใช้โพลีอะนิลีนเพื่อปรับเปลี่ยนอิเล็กโทรดเป็นหลัก ลักษณะรีดอกซ์และกำลังการผลิตค่อนข้างจำกัด ดังนั้น ขั้นตอนต่อไปคือการหาวัสดุเพิ่มเติมที่สอดคล้องกับศักย์ความร้อนที่กำลังศึกษาอยู่ เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กโทรดรีดอกซ์และพลังงานที่ส่งออกไปยังโลกภายนอก
ในเวลาเดียวกัน ทีมงานยังวางแผนที่จะปรับปรุงความจุจำเพาะของอิเล็กโทรด และเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะเพื่อเพิ่มอัตราส่วนความจุของอิเล็กโทรดให้ดีขึ้น นอกจากนี้ พวกเขาจะยังคงเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้างของไฮโดรเจลต่อไป และขยายทางเลือกของวัสดุ
ผู้ร่วมให้ข้อมูลอื่นๆ ได้แก่ Xia Yang, Dongyu Zhu, มหาวิทยาลัยกวางตุ้ง เทคโนโลยี- Fei Wang, Chen Wu และ Jianchao Jia, สถาบันวิศวกรรมเคมี, Guangdong Academy of Sciences; และ Jin Liu ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศ มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฮ่องกง