人體廢熱竟能造就綠色能源?奇蹟將現!

如果您曾經通過熱成像相機看到過自己,您就會知道您的身體會產生大量的熱量。實際上,這是我們新陳代謝的一種副產品。人體的每平方英尺 散發的熱量 相當於每小時約 19 根火柴。

不幸的是,大部分這種熱量只是散發到大氣中。如果我們能夠利用它來產生能量,那不是很好嗎?我的研究表明這確實是可能的。我和我的同事們正在 探尋辦法 ,使用環保材料來捕獲和儲存身體熱量以用於能量產生。

目標是創建一種既能產生又能儲存能量的設備,就像可穿戴技術的內置電源庫一樣。這可以使智能手錶、健身追蹤器或 GPS 追蹤器等設備通過利用我們的身體熱量運行更長時間,甚至無限期運行。

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

通常,這種熱量也會釋放到大氣中,這是一個重大的能源回收錯失的機會。新興的“廢熱回收”概念試圖解決這一低效率狀況。通過利用這種原本被浪費的能量,行業可以提高其運營效率,併爲更可持續的環境做出貢獻。

熱電熱效應是一種可以幫助將熱能轉化爲電能的現象。其工作原理是:溫度差會產生電位,電子從熱端流向冷端,進而產生可用的電能。

然而,傳統的熱電材料通常由鎘、鉛或汞製成。這些材料存在環境和健康風險,限制了它們的實際應用。

但我們發現,我們也可以用木材製造熱電材料——提供一種更安全、可持續的替代品。

幾個世紀以來,木材一直是人類文明不可或缺的一部分,是建築材料和燃料的來源之一。我們正在挖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爲有價值的電能。

這種方法不但提升了能源效率,還重新界定了我們把日常材料視作可持續能源解決方案重要組成部分的方式。

我們利默里克大學的團隊與瓦倫西亞大學合作,已經研發出了一種可持續的辦法,藉助愛爾蘭木製品,尤其是木質素(造紙業的副產品)把廢熱轉化爲電能。

我們的研究顯示,當木質素基膜浸泡在鹽溶液中時,能夠有效地把低溫廢熱(低於 200°C)轉化爲電能。

木質素膜兩邊的溫差致使鹽溶液中的離子(帶電原子)移動。

正離子朝着較冷的一側漂移,而負離子則朝着較熱的一側移動。

這種電荷分離在膜的兩側產生了電位差,能夠當作電能來加以利用。

由於大概 66%的工業廢熱都處於這個溫度範圍內,此項創新給環保能源解決方案帶來了一個重要的契機。

這種新技術在許多領域都有可能產生重大影響。

像製造業這類會產生大量餘熱的行業,能夠通過將這些餘熱轉化爲電能從而獲得重大收益。

這種技術能夠在各種各樣的環境中得以應用,從爲偏遠地區供電,到爲日常應用裡的傳感器和設備供電。

從餘熱中獲取能量僅僅是第一步;有效地存儲它同樣極爲重要。

超級電容器是能夠快速充電和放電的能量存儲設備,這致使它們對於需要快速供電的應用極爲關鍵。

然而,它們對源自化石燃料的碳材料的依賴引發了可持續性方面的問題,凸顯出在其生產過程中需要可再生的替代品。

我們的研究小組發現,基於木質素的多孔碳能夠在超級電容器中充當電極,用於存儲利用木質素膜收集廢熱所產生的能量。

在此過程中,木質素膜能夠捕獲廢熱並將其轉化爲電能,而多孔碳結構有助於離子的快速移動和存儲。通過提供一種避免有害化學物質和對化石燃料依賴的綠色替代方案,這種方法爲廢熱能量存儲提供了可持續的解決方案。

這種能源存儲技術的創新能夠爲從消費電子產品、可穿戴技術到電動汽車等各類設備提供動力。