新发现为从体热中产生能量铺平了道路

如果您曾经通过红外热像仪看到自己，您就会知道您的身体会产生大量热量。这实际上是我们新陈代谢的废物。人体的每一平方英尺放热相当于每小时大约 19 个匹配项。

不幸的是，大部分热量只是逸出到大气中。如果我们能利用它来产生能量，那不是很好吗？我的研究表明，这确实是可能的。我和我的同事们发现方法使用环保材料捕获和储存身体热量以产生能量。

目标是创造一种既可以产生又可以储存能量的设备，就像可穿戴技术的内置移动电源一样。这可以让智能手表、健身追踪器或 GPS 追踪器等设备通过利用我们的体温运行更长时间，甚至无限期地运行。

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，从我们车辆的发动机到制造商品的机器，每天都会产生大量的废热。

通常，这些热量也会释放到大气中，这意味着错过了能源回收的重大机会。新兴的”余热回收“试图解决这种低效率问题。通过利用这些原本浪费的能源，各行各业可以提高运营效率，并为更可持续的环境做出贡献。

这热电效应是一种可以帮助将热能转化为电能的现象。其工作原理是让温差产生电势，因为电子从热侧流向冷侧，产生可用的电能。

协定的热电材料然而，它们通常由镉、铅或汞.这些技术会带来环境和健康风险，限制其实际应用。

木材的力量

但我们发现，您也可以用木材制造热电材料，这是一种更安全、更可持续的替代方案。

几个世纪以来，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。我们正在发掘木材衍生材料的潜力，将工业过程中经常损失的废热转化为有价值的电力。

这种方法不仅提高了能源效率，还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。

我们在利默里克大学的团队与瓦伦西亚大学合作，已发展一种使用爱尔兰木制品将废热转化为电能的可持续方法，特别是木质素，这是造纸工业的副产品。

我们的研究表明，木质素基膜浸泡在盐溶液中时，可以有效地将低温余热（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，而负离子向较热的一侧移动。这种电荷分离会在膜上产生电势差，该电势差可以作为电能加以利用。

自从66% 的工业余热落在这个温度范围内，这项创新为环保能源解决方案提供了重要机会。

这项新技术有可能在许多领域产生重大影响。制造业等产生大量余热的行业可以通过将这些废热转化为电能来获得重大好处。这将帮助他们节省能源并减少对环境的影响。

这项技术可以在各种环境中使用，从在偏远地区供电到为日常应用中的传感器和设备供电。其环保特性也使其成为建筑物和基础设施可持续能源生产的有前途的解决方案。

存储问题

从废热中捕获能量只是第一步;有效存储数据同样重要。超级电容器是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，他们对化石燃料衍生碳材料的依赖引发了对可持续性的担忧，凸显了在其生产中需要可再生替代品的需求。

我们的研究小组发现，木质素基多孔碳可以用作超级电容器中的电极，用于使用木质素膜收集余热产生的能量存储。

这个过程允许木质素膜捕获废热并将其转化为电能，而多孔碳结构有助于离子的快速移动和储存。通过提供避免有害化学物质和对化石燃料依赖的绿色替代品，这种方法为利用废热进行能源储存提供了一种可持续的解决方案。

储能技术的这项创新可以为从消费电子产品、可穿戴技术到电动汽车的一切提供动力。

穆罕默德·穆达萨，工程学院博士生利默里克大学

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