东京理工大学研发出稳定的敏化热电池 将地热能转化为电能

作者：TokyoInstituteofTechnology

在一个能源消耗不断上升的世界里，我们唯一的希望就是开发新的能源生产技术。尽管目前使用的可再生能源，如风能和太阳能，有其优点，但在我们的鼻子下面有一个巨大的，永久的，未开发的能源：地热能。

利用地热发电需要能够利用地壳内部热量的装置。最近，由松下博士领导的东京理工大学的一个科学家小组在理解和发展敏化热电池（STCs）方面取得了很大进展，这种电池可以在100℃或更低的温度下发电。

目前已有几种将热能转化为电能的方法，但它们的大规模应用是不可行的。例如，基于塞贝克效应的冷热氧化还原电池和设备不可能简单地将它们埋在热源中并加以利用。

松下博士的研究小组以前曾报道过使用STCs利用作为一种染料敏化太阳能电池将热量直接转化为电能的新方法。他们还用半导体代替了染料，使系统可以用热而不是光来工作。STC电池由三层夹在电极之间的层组成：电子传输层（ETM）、半导体层（锗）和固体电解质层（铜离子）。简言之，在半导体中，电子通过热激发从低能态转变为高能态，然后自然地转移到ETM。然后，它们通过电极离开，通过外部电路，通过反电极，然后到达电解质。涉及铜离子的氧化和还原反应发生在电解质的两个界面上，导致低能电子转移到半导体层，从而使该过程重新开始，从而完成电路。

然而，当时还不清楚这种电池是否可以用作永久性发动机，或者电流是否会在某一点停止。在测试后，研究小组观察到电流确实在一段时间后停止流动，并提出了一种解释这种现象的机制。基本上，电流停止是因为电解质层的氧化还原反应由于不同类型铜离子的重新定位而停止。最重要的是，同样令人惊讶的是，他们发现，只要打开外部电路一段时间，电池就能在有热量的情况下自行恢复这种情况。“有了这样的设计，通常被视为低质量能源的热将成为一种伟大的可再生能源。”松下说。

由于其适用性、生态友好性和帮助解决全球能源危机的潜力，该团队对他们的发现感到非常兴奋。“没有对辐射的恐惧，没有对昂贵的石油的恐惧，没有像依靠太阳或风那样的发电不稳定，”松下评论道。这种电池的进一步改进将是未来研究的目标，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。