利用奈米碳管纖維,高效率地將溫度差轉換成電能

 

刊登日期:2021/9/14
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日本東京都立大學於日前發表與美國萊斯大學(Rice University)利用奈米碳管纖維(Carbon Nanotube Fiber),成功地從溫度差中高效率取得電能。研究團隊在2019年透過實驗確認,利用具有金屬性質的奈米碳管,即可同時提高導電率與賽貝克係數(Seebeck Coefficient),然而由奈米碳管束雜亂形成網絡的薄膜,仍有導電率小的課題有待解決。

此次研究團隊新開發出奈米碳管纖維,係將雙層奈米碳管以同方向排列成緻密構造,具有106 Sm-1以上的良好導電率。進一步確認纖維的賽貝克係數與導電率得知,導電率即使在106 Sm-1以上,亦能有68 μVK-1相對較大的賽貝克係數。與賽貝克係數約2 μVK-1程度的金線相比,約高出10倍。結果顯示,熱電功率因數(Power Factor)呈現14 mWm-1K-2的高數值。

更進一步利用電化學手法將奈米碳管纖維的費米能量(Fermi Energy)予以系統性改變後,確認亦能改變溫度差出現時電動勢為正的p型與電動勢為負的n型,因此要將雙方的功率因數最大化,適當的摻雜(Doping)有其必要。

透過以上的研究,可知奈米碳管纖維具有藉由溫度差產生大電力的性質。此項技術將可望應用於利用溫度差產生電力機制的衣物、高效率排出裝置熱能之主動式冷卻等熱電轉換裝置的開發。


資料來源: https://www.tmu.ac.jp/news/topics/31213.html
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