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基于木材的技术通过体热产生电力

马里兰大学领导的一组研究人员创造了一种热电设备,该设备依靠离子运行,并且有朝一日可利用人体的热量来提供能量。

在UMD研究人员Liang Liang Hu,Robert Briber和材料科学系的Tian Li以及机械工程的Siddhartha Das的带领下,该团队将一块木头变成了一块柔性膜,通过相同类型的电流(离子)产生能量。人体继续运行。这种能量是使用带电的通道壁和木材天然纳米结构的其他独特属性产生的。使用这种新的木质技术,他们可以使用小温差来有效地产生离子电压,如3月25日发表在Nature Materials杂志上的一篇论文所示。

如果你曾经在雷雨期间外出过,你已经看到在两个非常不同的温度之间产生电荷很容易。但是对于小的温差,它更难。然而,该团队表示他们已经成功应对了这一挑战。胡说他们现在“展示了他们的概念验证装置,利用加工木纳米结构的纳米离子行为来收获低等级的热量。”

树木生长通道,在根和叶子之间移动水。它们由分形较小的通道组成,并且在单个单元的水平上,通道仅为纳米或更小。该团队利用这些通道来调节离子。

研究人员使用椴木,这是一种对环境影响较小的快速生长的树木。他们对木材进行了处理,并去除了两种成分 - 木质素,使木材变成棕色并增加了强度,而半纤维素则缠绕在细胞层上,将它们粘合在一起。这使剩余的纤维素具有其特征灵活性。该方法还将纤维素的结构从I型转化为II型,这是提高离子传导性的关键。

由薄片木材制成的膜由铂电极界定,钠基电解质渗透到纤维素中。调节微小通道内的离子流并产生电信号。“带电通道壁可以在纳米纤维上形成电场,从而有助于在热梯度下有效地调节离子运动,”该论文的第一作者田力说。。

李 - 在2018年被称为福布斯“30岁以下30岁”的能源之一 - 表示电解质中的钠离子插入到排列的通道中,这可以通过纤维素的晶体结构转换和通过离解来实现。表面官能团。

“我们是第一个证明,这种类型的膜具有扩展的排列纤维素阵列,可以通过纳米流体和分子流用作高性能离子选择性膜,并大大扩展了可持续纤维素在纳米离子中的应用,”李总结说他们的论文。