利用空氣中濕度變化予以發電之「濕度變動電池」

 

刊登日期:2021/7/5
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日本產業技術總合研究所(AIST)發表開發了一項可利用空氣中的濕度變化進行發電之「濕度變動電池」,將能以新原理的發電方式連續取得mA等級的電流。新開發的「濕度變動電池」結合了易潮解性(Deliquescent)無機鹽水溶液的吸濕作用與鹽差能發電(Osmotic Energy)技術,利用與過往不同的原理進行發電。由於內部電阻較小,因此可連續獲得mA等級的電流。

「濕度變動電池」係由開放於大氣的開放槽與閉鎖槽所構成,並將以水與具潮解性之鋰鹽組成的電解液封入兩槽內。將此電池置於低濕度環境之際,開放槽的水分蒸發、濃度上升,而密閉的閉鎖槽未產生濃度變化,開放槽與閉鎖槽之間產生的濃度差異進而促使電極間產生電壓。而在高濕度環境之下,開發槽內的水溶液因吸收空氣中的水分而讓濃度降低,進而產生相反方向的濃度差異,形成相反方向的電壓。理論上而言,若反覆進行此一過程,將可半永久地透過濕度變動取得電能。

產總研也表示,空氣中的溼度隨著日夜的溫度變化,一天約可有數十%的變動,因此利用「濕度變動電池」將可望實現放置即可發電的技術開發。研究團隊也實際將「濕度變動電池」放在可控制溫濕度的恆溫恆濕槽內,以每2小時反覆調整濕度30%與90%,確認在溼度30%時可產生22~25 mV、濕度90%時-17 mV左右的電壓。

另在電壓達到最大時的輸出功率測定中,得到了最大30 μW (3.3 μW/cm2)的功率。此外,也實現了短路電流5 mA (0.56 mA/cm2),超過1 mA的電流持續1小時以上的輸出。而目前利用濕度的發電技術,未曾出現過此般大電流且長時間持續輸出的成果。

此外,研究團隊製作了以10 μW以下驅動的低消耗電力馬達,並實際以「濕度變動電池」進行驅動。將「濕度變動電池」置入於濕度20~30%的密閉容器中,當電壓達到一定數值時與馬達連結後,以累積的能量成功地讓馬達運作2.5小時以上。「濕度變動電池」可從濕度變動長期穩定獲得較大的能量,將可望適用於IoT機器等的電源用途。


資料來源: https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2021/pr20210602/pr20210602.html
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