Nanorør termoceller holder løfte som energikilde

(PhysOrg.com) - En undersøgelse offentliggjort i American Chemical Societys tidsskrift Nano bogstaver afslører, at termoceller baseret på kulstof nanorør-elektroder i sidste ende kan blive brugt til at generere elektrisk energi fra varme kasseret af kemiske fabrikker, biler og solcellegårde. Dr. Ray Baughman, direktør for Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute, samarbejdet med et internationalt team af forskere om resultaterne.

Effektiv høst af den termiske energi, der i øjeblikket spildes i industrianlæg eller langs rørledninger, kan skabe lokale kilder til ren energi, som igen kan bruges til at sænke omkostningerne og formindske en organisations energifodaftryk.

De nye termoceller bruger nanorørelektroder, der giver en tredobling i energikonverteringseffektiviteten i forhold til konventionelle elektroder.

En af de demonstrerede termoceller ligner de knapcellebatterier, der bruges i ure, lommeregnere og anden lille elektronik. En vigtig forskel, imidlertid, er, at disse nye termoceller kontinuerligt kan generere elektricitet, i stedet for at løbe ned som et batteri. Forskningen nettede andre termoceller, såvel, herunder fyldt med elektrolyt, tekstilseparerede nanorørplader, der kan vikles rundt om rør, der transporterer varme affaldsstrømme fra produktions- eller elektriske kraftværker. Temperaturforskellen mellem røret og dets omgivelser giver en elektrokemisk potentialeforskel mellem carbon nanorørpladerne, som termoceller bruger til at generere elektricitet.

Dr. Ray Baughman, Robert A. Welch-stolen i kemi og direktør for Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute, samarbejdet med et internationalt hold af forskere fra USA, Australien, Kina, Indien og Filippinerne.

"Vi har længe været energistaten, fordi Texas har olie og gas i jorden, og texanere har opfundet nøgleteknologier til at bringe dem op til overfladen, sagde Baughman. "Men, At være energistat i fremtiden må i stigende grad omfatte opdagelse af nye midler til at udvinde alle former for energi. Høst af affald af termisk energi er kun én retning, vores NanoTech Institute har taget sammen med vores internationale team for at hjælpe med at give en energiaktiveret fremtid for Texas og verden."

Forskerholdet vurderer, at flervæggede kulstof nanorør i store termoceller i sidste ende kunne producere strøm til en pris på omkring $2,76 pr. watt fra frit tilgængelig spildenergi, sammenlignet med en pris på 4,31 USD pr. watt for solceller, som kun kan bruges når solen skinner. I mindre skala, termoceller i knapcellestørrelse kan bruges til at forsyne sensorer eller elektroniske kredsløb.

De nye termoceller drager fordel af den usædvanlige elektroniske, mekanisk, kulstofnanorørs termiske og kemiske egenskaber. Nanorørernes gigantiske overfladeareal og unikke elektroniske struktur, som deres lille diameter og næsten endimensionelle struktur giver, giver høje strømtætheder, som øger produktionen af ​​elektrisk kraft og effektiviteten af ​​energihøst.

”Internationalt samarbejde med holdkammerater fra fire universiteter i USA, Australien og Indien muliggjorde vores første gennembrud, " sagde Baughman. "Forskere fra Dr. Gordon Wallaces Intelligent Polymer Research Institute i Wollongong Australien har længe arbejdet side om side med os for at løse vigtige teknologiske problemer. Dr. Baratunde Colas NanoEngineered Systems and Transport Lab ved Georgia Institute of Technology, angivet et nøgle manglende led. Vi vil sammen arbejde i fremtiden for at realisere det fulde kommercielle potentiale i vores teknologi, hvilket kræver yderligere gennembrud. Jeg er især stolt over, at Stephanie Stoughton fik sin plads som medforfatter, mens hun var en texansk gymnasieelev i vores NanoExplorers-program."

Stoughton, en tidligere George A. Jeffrey NanoExplorer, er en anden studerende, der studerer materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved Cornell University.

"Mit bidrag var tæt på projektets begyndelse, ”Sagde Stoughton. "Jeg lavede nogle af de tidlige tests og hjalp med at skabe buckypaper, der blev brugt i nanorørelektroderne."

Stoughton krediterer hendes erfaring fra NanoTech Institute for at tilbyde hende adgang til praktisk forskning allerede på gymnasiet.

"UT Dallas og NanoTech Institute har gang på gang givet studerende unikke muligheder for at deltage i banebrydende forskning og arbejde med topforskere, ”Sagde Stoughton. "Min generation vil sandsynligvis stå over for dybe energiproblemer, og jeg er stolt af at være en del af at opnå bæredygtige løsninger nu i modsætning til senere, når energiproblemer sandsynligvis vil være endnu mere problematiske."