“余热电能”打造零燃料消耗的充电电池

如退休工人返聘一样，余热电能也能够发挥功效了？美国宾州州立大学的工程师声称开发出一种能够利用可回收氨电池采集低温余热充电的有效方法。“这种利用余热产生电能的方法，能够在不增加任何石化燃料消耗的情况下产生电力，”宾州大学环境工程学教授Bruce E. Logan表示，“热回收电池采用碳中性的方式来储存余热并转换成电能，而且具有比固态组件更低成本的潜力。”

世界各地的每一分钟都有着各种各样的“低温余热”产生，基本上大多数余热能量都被当做废料与废气处理掉了。研究人员们希望能想善加利用这些余热，使其得以产生更多的电能。其他研究人员们已经尝试过多种方法了，但大多数都只能产生少许电能而无法有效利用，或者是无法提供连续的资源。Logan教授其及研究团队们则改用热回收氨电池来采集余热，并回收这些低温余热来产生电能。这种热再生氨电池是由铜电极所组成，而且仅在阳极电解液中添加氨。“这种电池可持续运作，直到电池反应在阳极附近电解液耗尽实现复合物所需的氨，或者耗尽阴极附近电解液中的铜离子后停止化学反应，”宾州大学环境工程系博士后研究生Fang Zhang解释。

这种电池主要的反应工作原理是在电池中的氨液流体可将热能转换成电能，而如果需要的话，这种氨电池还可以进行放电，让所储存的化学能量能够高效地转换成为电能。利用外在的低温余热，研究人员们从电池阳极电解液残留中提炼出氨，然后再重新充电至该电池的原有阴极室。添加氨的腔室现在成为了阳极室，而铜离子则被重新沉积在其他腔室中的电极上——新的阴极，即原来的阳极。研究人员们在阳极室与阴极室之间反复切换氨，从而保持了电极上的铜离子量。以往的研究方法存在的问题之一是：相对于所用的水量而言，所产生的能量太少。例如利用盐以及少量盐水产生电能的系统。而这种新式的热回收氨电池系统则可将电池中约29%的化学能量转换成电能，而且在经过未来的优化后还可能再进一步改善。

这种新型的可以进行余热收集的电池在目前已能产生大约每平方公尺约60W的功率密度，这比其他以液体为主的热-电能量转换系统所产生的功率密度更高6至10倍。研究人员指出，目前热回收氨电池尚未经过优化，因此，未来在经过进一步改善调整后，可望产生更多的电能，以及降低使用电池的成本。研究人员已能透过增加电池的数量来提高功率密度池数量，因此，这种方法还可望扩展到一些可能更具吸引力的商业应用。