2019-07-26 09:50:52 cnBeta

说到清洁可再生能源，人们第一时间想到的多是太阳能、风能和潮汐能之类。相比之下，地热能是一个比较冷门的存在。即便如此，还是有许多研究团队在深入这方面的研究，比如本文要为大家介绍的新型地热能电池。从字面意义可知，地球本身就是一个“温暖”的球体。在澳大利亚、美国等诸多地区，都潜藏着丰富的地热能源。

(图自：Tokyo Tech，via New Atlas)

东京工业大学和 Sanoh Industrial 的研究人员，刚刚开发出了一种新型电池，特点是能够直接将热能转化为电能。

据悉，大多数地热系统使用着地表下方几公里处的热岩加热水。通常自然泵送到地面(或者人工抽送)，并在利用后泵回。

遗憾的是，旧式系统需要超过 180℃(365℉)的高温才能运作，且难以实现扩展。相比之下，日本研究团队使用了更加直接的方法。

他们设计了基于热敏电池(STC)的新方案，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。

STC 是由夹在两个电极之间的三层材料所构成的电池，包含了一个电子传输层(ETM)、一个半导体锗层、以及一个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，热量可激发半导体中的电子，使之转移到 ETM 。然后通过电极的外部电路传递，最终经由另一电极进入电解质 —— 在那里发生氧化还原反应、将低能电子带回半导体、并开启新的循环。

(图自：Journal of Materials Chemistry A)

最初团队不确定 STC 设备能够将这种循环维持多长时间，是否能够持续地运行下去。但在测试过程中，他们找到了答案。

氧化还原反应的最后，会导致循环的干涸，因为不同类型的铜离子，终将在不同的地方停工。有趣的是，团队惊讶地发现 —— 只需将 STC 装置埋在热源中，即可解决这一问题。然后便是打开外部电路一段时间后，才能给它充电。

团队表示，此举有望实现 STC 装置的“半永久性”供电。首席研究员 Sachiko Matsushita 称：

借助这样的设计，原先低利用率的地热能，也可成为一种很有希望的可再生能源。你无需担心辐射，不耗费昂贵的石油，也无需依赖不稳定的太阳能或风能。

之后，研究团队将对其进一步改进，以尽快地投入实际使用。有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《材料化学A》期刊上。原标题为：

《A sensitized thermal cell recovered using heat》