日本开发出新型地热能电池 能在低于 100℃ 下有效发电

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。从字面意义可知，地球本身就是一个“温暖”的球体，地热是来自地球内部的一种能量资源。在澳大利亚、美国等诸多地区，都潜藏着丰富的地热能源。日前，东京工业大学和SanohIndustrial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。

（图自：TokyoTech，viaNewAtlas）

地热，英文名称：geotherm，是指地球熔岩向外的自然热流，是来自地球内部的一种热能资源。地球内部是一个巨大的热库，比如火山喷出的熔岩温度高达1200℃～1300℃，天然温泉的温度大多在60℃以上，有的甚至高达100℃～140℃，这些来自地球内部的热量都可以转化为能源。当这种热量渗出地表时，便成了地热资源。

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：JournalofMaterialsChemistryA）

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SachikoMatsushita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。