新型电池埋入地热环境可直接发电
时间:2019-08-01 08:47来源:界面新闻 作者:徐宁1
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通常被视为低利用率的地热能，有望成为一种伟大的可再生能源。
据美国《每日科学》和CleanTechnica网站日前报道，东京理工大学和Sanoh Industrial的科学家们开发了一种非常稳定的电池，可以直接将热量转化为电能，从而提供了一种可持续利用地热能的方法。
有关该项研究的论文近日已发表在了《材料化学A》期刊上。
地热，是来自地球内部核裂变产生的一种能量资源。地球内部温度高达7000℃，在80至100公英里的深度处，温度会降至650-1200℃。透过地下水和熔岩，热力得以转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水渗出地表时，便成了地热资源。
地热能是一种清洁能源，也是可再生能源，其开发前景十分广阔。除了温泉沐浴、地下热水取暖，地热能还可用于发电。目前，大多数地热发电系统，主要利用地下热水或蒸汽为动力源。
但这样的工作系统通常需要超过180℃的高温才可以运作，难以大规模的应用。
东京理工大学研究小组开发的这款新型敏热电池（STCs），能够在低于100℃的温度下发电，且无需水或水蒸气这样的中间载体。如果这项研究未来可进行商业化生产应用，人们将可利用地热能大范围地提供电力。
图片来源：《材料化学A》期刊（Journal of Materials Chemistry A）该研究小组研发的STC电池，由三层材料构成，包含了电子传输层（ETM）、半导体锗层以及传输铜离子的固体电解质层。
将这种特殊设计的电池埋入热地环境后，热量可激发半导体层中的电子从低能态转变为高能态，使之自然地转移到ETM层，然后通过电极外部电路的传递，电子最终经由另一电极进入电解质层。
在电解质的两个界面上，铜离子发生氧化还原反应，能将低能电子带回半导体层，从而使该过程重新开始循环。
最初，研究小组并不能确定STC电池可将这种循环维持多久，也不确定电流是否会在某一刻停止。
测试后，研究小组最终找到了答案。当电解质层的氧化还原反应发生后，该循环会由于不同类型的铜离子的重新定位而停止。但研究小组同时惊奇地发现，只要打开外部电路一段时间，电池在有热量的情况下即可自行恢复该循环。
这意味着，当STC电池中的电流停止后，只需将其埋在热源中即可进行充电。
STC电池应用场景概念图， 图片来源：Tokyo Tech，via New Atlas“（这种电力获�。┎挥玫Ｐ姆洌槐睾姆寻汗蟮氖�，也无需依赖不稳定的太阳能或风能。”该研究小组的首席研究员松下幸子（sachiko matsushita）表示。研究小组的未来目标是对该电池进行下一步的改进，希望有一天能在不损害地球的情况下解决人类的能源需求。
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