我们身体产生的废热如何产生绿色能源

Josiah02 · 发表于 2024-11-7 23:27:06

如果你曾经用热成像摄像机观察过自己，你就会知道你的身体会产生大量热量。这实际上是我们新陈代谢的废物。人体每平方英尺每小时散发的热量相当于约 19 根火柴。
不幸的是，这些热量大部分都散失到了大气中。如果我们能利用这些热量来产生能量，那不是很棒吗？我的研究表明这确实是可能的。我和我的同事正在探索利用环保材料捕获和储存体热以产生能量的方法。
我们的目标是打造一款既能发电又能储能的设备，就像可穿戴技术的内置充电宝一样。通过利用我们的体温，智能手表、健身追踪器或 GPS 追踪器等设备可以运行更长时间，甚至无限期。
产生废热的不仅仅是我们的身体。在我们这个技术先进的世界里，从汽车发动机到生产商品的机器，每天都会产生大量废热。
通常情况下，这些热量也会被释放到大气中，这意味着能源回收的机会大大错失。新兴的“废热回收”概念旨在解决这种低效率问题。通过利用这些原本会被浪费的能源，各行各业可以提高运营效率，为更可持续的环境做出贡献。
热电效应是一种可以将热量转化为电能的现象。其原理是温差产生电势，电子从热端流向冷端，产生可用的电能。
然而，传统的热电材料通常由镉、铅或汞制成。这些材料存在环境和健康风险，限制了它们的实际应用。
木材的力量
但我们发现也可以用木材制造热电材料——这是一种更安全、可持续的替代方案。
数个世纪以来，木材一直是人类文明不可或缺的一部分，是建筑材料和燃料的来源。我们正在发掘木质材料将工业过程中经常损失的废热转化为宝贵电能的潜力。
这种方法不仅提高了能源效率，而且重新定义了我们如何将日常材料视为可持续能源解决方案的重要组成部分。
我们利默里克大学的团队与瓦伦西亚大学合作，开发出了一种可持续的方法，利用爱尔兰木制品，特别是造纸工业的副产品木质素，将废热转化为电能。
我们的研究表明，木质素基膜浸泡在盐溶液中时，可以有效地将低温废热（低于 200°C）转化为电能。木质素膜上的温差导致盐溶液中的离子（带电原子）移动。正离子向较冷的一侧漂移，而负离子则向较热的一侧移动。这种电荷分离会在膜上产生电位差，可以将其用作电能。
由于大约66% 的工业废热属于这一温度范围，这项创新为环保能源解决方案提供了重大机遇。
这项新技术有可能在许多领域产生巨大影响。制造业等产生大量余热的行业可以通过将这些余热转化为电能获得巨大利益。这将有助于他们节省能源并减少对环境的影响。
这项技术可以应用于各种场合，从为偏远地区供电到为日常应用中的传感器和设备供电。它的环保特性也使其成为建筑物和基础设施中可持续发电的有前途的解决方案。
存储问题
从废热中获取能量只是第一步；有效储存能量同样重要。超级电容器是一种可以快速充电和放电的储能设备。这使得它们对于需要快速供电的应用至关重要。
然而，它们对化石燃料衍生的碳材料的依赖引发了可持续性方面的担忧，凸显了在生产过程中需要可再生替代品的必要性。
我们的研究小组发现，木质素基多孔碳可以作为超级电容器的电极，用于存储利用木质素膜收集废热产生的能量。
这一过程使木质素膜能够捕获废热并将其转化为电能，而多孔碳结构则有利于离子的快速移动和储存。通过提供一种避免有害化学物质和对化石燃料依赖的绿色替代品，这种方法为废热储能提供了一种可持续的解决方案。
这种储能技术的创新可以为从消费电子产品、可穿戴技术到电动汽车等一切产品提供动力。

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