東京科學大學(Institute of Science Tokyo, 原東京工業大學)發表了一項研究成果,對於可直接利用熱能發電的半導體敏化型熱利用電池(Semiconductor-Sensitized Thermal Cell; STC),發現其具有連續發電的可能性。既有的STC需要恢復時間,但透過採用新的雙回路設計,並以模擬與實驗確認了STC持續發電的可行性。此項技術可望應用於物聯網(IoT)設備等的低溫廢熱利用領域。
STC是一種利用熱激發電荷引發的氧化還原反應進行發電的技術,可將200℃以下的低溫熱能直接轉換為電能。當放電完成後,若關閉電源並持續加熱,即可再次啟動發電。然而,既有STC需要一段時間讓離子恢復到原來的狀態,因此仍有提升STC效率的課題待解決。
對此,東京科學大學著眼於使用梳狀電極的雙回路設計,採用在同一個STC中交替切換兩個回路的方式進行模擬與操作實驗。模擬結果顯示,在雙回路型STC中,當一個回路完成放電後,另一個回路中的氧化還原反應仍可持續進行,並可穩定供應反應所需的離子。此外,在實驗中,試作電池的開路電壓(Voc)約為270 mV,短路電流(Isc)約為0.30 μA(Jsc=5 μA/cm2)。由於新技術的應用將可促使STC成為IoT設備的電力來源,東京科學大學表示將推動進一步研究,並計劃改良電極基板材料,以提升電極的穩定性。