基于水凝的热电化学电池用于在被动冷却条件下回收废热
Matteo Bevione1, Gopal Narmada Naidu1, Giulia Tagliabue1
1Laboratory of Nanoscience for Energy Technologies (LNET), Faculty of Engineering (STI), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland. giulia.tagliabue@epfl.ch.
基于水凝的热电电化学电池 (HyTEC) 有效地将低温废热转化为电力. 这些稳定的HyTEC为可持续的能源发电提供了有希望的解决方案,即使在被动冷却条件下.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 能源转换 能源转换
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 全球能源需求和温室气体排放需要有效的废热回收.
- 热电电化学电池 (TEC) 显示出低级热转换的潜力,但受到液体电解质不稳定性和低效率的限制.
- 低温废热占总体能源浪费的很大一部分 (约60%).
研究的目的:
- 引入和评估基于水凝的热电电化学电池 (HyTEC) 作为废热回收的稳定和高效解决方案.
- 为了克服使用液体电解质的传统TEC的局限性.
- 展示HyTECs在可持续能源生产中的潜力.
主要方法:
- 开发和描述基于水凝的热电电化学电池 (HyTEC).
- 在各种高温 (55-65°C) 的被动冷却条件下进行实验测试.
- 多物理建模以了解性能驱动因素.
- 系统优化关键参数 (redox-pair度,电极间距,支持电解质).
主要成果:
- 在被动冷却下,HyTEC实现了高达3.5μW cm-2的功率输出.
- 优化的HyTEC (20毫米间距,0.4M铁/铁化物,0.5M KCl) 显示出35mW m-2的功率输出,Seebeck系数为3.5mV K-1和0.6mW m-2 K-2的正常功率.
- 在热管道周围的各种方向 (0°-150°) 上,HyTEC 显示出强大的性能,在 135° 倾斜处达到峰值功率.
结论:
- 基于水凝的热电电化学电池 (HyTEC) 为高效的低温废热回收提供了可行和稳定的平台.
- 水凝的特性使持续的热梯度和增强的氧化还原物种运输成为可能,从而提高了性能.
- 在可持续的能源生产中,HyTECs为现实世界的应用提供了一个有希望的基础.
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