Engineering team opfinder nye direkte termiske ladeceller til konvertering af lavkvalitets spildvarme til brugbar elektricitet

Dr. Tony Shien-Ping Feng fra Institut for Maskinteknik ved University of Hong Kong (HKU) og hans team opfandt en Direct Thermal Charging Cell (DTCC), der effektivt kan omdanne varme til elektricitet, skaber et stort potentiale for at reducere drivhuseffekter ved at fange udstødningsvarme og reducere spild af primær energi.

Den nye opfindelse er for nylig offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Naturkommunikation , og forskningen er blevet vist i Naturkommunikation Editors 'Highlights webside. HKU's Technology Transfer Office har ansøgt om opfindelsens foreløbige patent i USA og patent på PCT (Patent Cooperation Treaty).

Lavkvalitetsvarme er rigeligt tilgængelig i industrielle processer (80 til 150 ° C), såvel som i miljøet, levende ting, solvarme (50 til 60 ° C) og geotermisk energi. Over 60% af verdens primære energiindgang, om det er i den industrielle proces eller indenlandske energiforbrug, er spildt som varme. Størstedelen af ​​dette tab som spildvarme betragtes som lavkvalitetsvarme.

Den nydesignede DTCC er en spilskiftende elektrokemisk teknologi, som kan åbne nye horisonter for applikationer til effektivt at omdanne lavkvalitetsvarme til elektricitet. Det er et simpelt system med grundenheden kun 1,5 cm2 og tykkelsen 1 til 1,5 mm. Cellen er bøjelig, stabelbar og lav pris.

DTCC kan bruges i HVAC (varme, ventilation, og klimaanlæg) system til genbrug af lavkvalitetsvarme fra kompressoren og kondensatoren til elektricitet til brug i elektriske apparater. Det kan integreres med vindueskarmen for at høste termisk solenergi til at drive elektrokromiske vinduer, eller bruges som bærbare enheder til at drive iphones eller livreddende udstyr i vildmarken. Med den stigende popularitet af bærbar teknologi, dette system kan en dag udnytte kropsvarme til at drive bærbare elektroniske enheder eller medicinsk udstyr til overvågning af kroppens helbredstilstande som blodsukker og blodtryk.

Dr. Feng sagde:"Effektiv varmegenvinding af lav kvalitet kan bidrage til at reducere drivhusgasemission, men de nuværende teknologier til at omdanne denne varme til elektricitet er stadig langt fra optimale. DTCC giver en konverteringseffektivitet på over 3,5%, overgår alle eksisterende termo-elektrokemiske og termoelektriske systemer, som enten er for dyr eller kompliceret, eller for lav i effektivitet til daglige applikationer. DTCC er et revolutionerende design med store potentialer inden for smarte og bæredygtige energienheder. "

Den nye termiske ladecelle anvender asymmetriske elektroder:en grafenoxid/platin (GO/Pt) katode og en polyanilin (PANI) anode i Fe ₂ ⁺ /Fe ₃ ⁺ redoxelektrolyt via isotermisk varmedrift uden at bygge termisk gradient eller termisk cyklus. Ved opvarmning, cellen genererer spænding via en termo-pseudokapacitiv effekt af GO og aflades derefter kontinuerligt ved at oxidere PANI-anoden og reducere Fe ₃ ⁺ til Fe ₂ ⁺ under isoterm opvarmning på katodesiden indtil Fe ₃ ⁺ udtømning. Energiomdannelsen fungerer kontinuerligt under isotermisk opvarmning under hele opladnings- og afladningsprocessen. Systemet kan selvregenereres, når det køles ned. Denne synergistiske kemiske regenereringsmekanisme tillader enhedens cyklabilitet.

Holdet er udvalgt som en af ​​de 16 finalister ud af 300 ansøgninger og en af ​​de eneste to finalister i Hong Kong, der konkurrerer på Hello Tomorrow Regional Summit 2019, en konkurrence om start-ups om at tilpasse deres forskning til kommercielle anvendelser i virkeligheden, som finder sted i Singapore denne torsdag (7. november).

Opfindelsen har vundet mesterskabet i HKU 2018 DreamCatchers 100K Entrepreneurship Competition. Teamet har etableret et opstartsfirma, Højtydende løsning, som støttes af Technology Start-up Support Scheme for Universities (TSSSU). Virksomheden sluttede sig også til Incu-Tech 3-årige program på Science Park i Hong Kong og modtog sin første indtægt fra prototyperne. Teamet har deltaget i det første X-plan roadshow af Talent Development Forum i Great Bay Area, der blev afholdt af Hong Kong X Foundation. Det har også deltaget på iværksætterforum i Bahrain, Mellem Østen.