日本GCE Institute公司將推動即使沒有溫度差異也能執行熱電轉換之高效率發電裝置的事業化。由於是將金屬奈米粒子利用於熱電子傳輸,因此將可實現既有熱電轉換技術難以達到的室溫發電,且具有易於進行多層化、大面積化的特徵。目前透過改良金屬奈米粒子、電極等措施,在室溫條件下(25℃)可達到微瓦(µW)等級之輸出功率。此項技術可望應用於物聯網(IoT)感測器電源用途,GCE Institute也計畫在2023年達到商品化的目標。
GCE Institute的新熱電轉換技術「Ambient Generator」最大特徵為不需溫度差異就能以室溫發電,裝置構造係以功函數不同的2片電極包夾含有金屬奈米粒子的溶媒,透過在電極間施以電場,功函數較小的電極端產生熱電子,讓金屬奈米電子移動到功函數較大的電極端,進而形成電流流動的機制。目前也已利用此裝置構造對發電原理進行了檢證。
既有的熱電轉換技術是以需要溫熱源與冷熱源的「席貝克效應(Seebeck Effect)發電」為主流,但也因此有難以在室溫條件下發電、不容易大面積化或多層化的課題。而基本上「Ambient Generator」技術只要是有熱能的環境就能適用,不需要溫度差,因此容易予以多層化,且若是應用太陽能發電用面板或液晶顯示的製造技術,使用大型玻璃基板的話,將可望實現大面積化。
目前GCE Institute也與產業技術總合研究所(AIST)、九州大學等國內研究機構展開金屬奈米粒子/電極的開發、裝置試作評估、電子傳輸系統的高度化等研究,希望藉此進一步提升設備的性能,並同步展開與電子零組件大廠的具體用途開發計畫。預計第一階段將在2023年實現室溫發電之IoT感測器電源的商品化,並進一步朝高溫範圍的適用為目標,致力於耐久性提升、封裝技術高度化等相關研發。
GCE Institute表示,「Ambient Generator」是一項可活用行動裝置、照明設備等的發熱或各種機器排熱的發電技術,利用此技術,將可望實現不需配電網,且屬於地產地消型的自立電源裝置開發。