Elektrodni sloj termoelektričnog uređaja sastoji se od jonskog hidrogela, koji je u sendviču između elektroda da bi se formirao, a prusko plavo na elektrodi prolazi kroz redoks reakciju da bi se poboljšala gustina energije i gustina snage jonskog termoelektričnog generatora.
Novo istraživanje na ovu temu pojavljuje se u časopisu Napredak energetskih materijala.
Profesor Zeng Vei sa Instituta za hemijsko inženjerstvo, Guangdong akademija nauka, rekao je da je na početku istraživački tim uglavnom sprovodio studije zasnovane na efektu toplotne difuzije i objavio niz rezultata istraživanja. Uprkos tome, njihovi rezultati nikada nisu ostvarili očekivani efekat, a izgledi za praktičnu primenu nisu bili optimistični.
Kasnije su pokušali da naprave dalje poboljšanje na osnovu efekta toplotne struje; odnosno da ugradi redoks reakciju elektrode. Razlog za to je što je efekat termalne struje redoks u elektrolitu, tako da se dobitak i gubitak elektrona uglavnom dešava u rastvoru, a da elektroni u elektrolitu migriraju do elektrode ne samo da su teže, već i moraju putuju na daljinu, što će dovesti do niže efikasnosti konverzije i neefikasnog gubitka elektrona.
Ako se redoks može postići direktno na elektrodama, to jest, ako se dozvoli jonima da dođu do elektroda, a zatim prolaze kroz redoks reakcije na termički izazvan način, umesto da ih pokreće električna struja, razdaljina koju pređu elektroni može biti veoma dobro smanjen, što dovodi do visoke efikasnosti termoelektrične konverzije i značajnog povećanja vremena u kome termoelektrični uređaj može da snabdeva energiju spoljašnjem svetu.
„U ovom radu trenutna gustina snage dostigla je 3,7 mV/m 2 K 2 . Pored toga, gustina izlazne energije je bila 194 J/m 2 tokom 2 sata na temperaturnom gradijentu od 10 K, a Carnot relativna efikasnost je bila čak 0,12% na temperaturi vruće strane (TH) od 30°C i temperaturi na hladnoj strani (TC) od 20°C“, rekao je Zeng.
Stoga, u smislu aplikacija, uređaj je već sposoban da kontinuirano napaja elektronske uređaje kao što su elektronika koja se može nositi i senzori. Pored toga, tim bi želeo da dodatno proširi aplikacije, kao što je korišćenje uređaja za solarne foto-termalne energetske sisteme i povrat toplote izvan zidova zgrade; konkretno, temperatura na kojoj sunčeva svetlost pada na solarni panel je obično između 60 i 80 stepeni Celzijusa, što je nekoliko desetina stepeni Celzijusa razlike u odnosu na stvarnu temperaturu okoline.
Ako je trenutno razvijeni termoelektrični uređaj pričvršćen na poleđinu solarnog panela, on može dalje pretvoriti izgubljenu toplotnu energiju u električnu, čime se povećava efikasnost izlazne solarne energije. Korišćenjem uređaja za rekuperaciju toplote van zidova zgrade može se ostvariti namena napajanja samog objekta.
Govoreći o planu praćenja ovog istraživanja, Zeng je rekao da je trenutno glavna upotreba polianilina za modifikovanje elektrode, njegovih redoks karakteristika i kapaciteta relativno ograničena. Prema tome, sledeći korak je pronalaženje više materijala koji odgovaraju termičkom potencijalu koji se proučava kako bi se dodatno povećala gustina redoks elektroda i izlaz energije u spoljašnji svet.
Istovremeno, tim takođe planira da poboljša specifičnu kapacitivnost elektroda i poveća specifičnu površinu kako bi se bolje povećao odnos kapaciteta elektroda. Pored toga, nastaviće da optimizuju strukturni dizajn samog hidrogela i proširuju izbor materijala.
Ostali saradnici su Ksia Iang, Dongiu Zhu, Guangdong univerzitet tehnologije; Fei Vang, Chen Vu i Jianchao Jia, Institut za hemijsko inženjerstvo, Guangdong akademija nauka; i Jin Liu, Odsek za mašinstvo i vazduhoplovstvo, Univerzitet nauke i tehnologije u Hong Kongu.
