Một nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học từ UNIST đã giới thiệu một hệ thống thu hoạch năng lượng cải tiến mới, có khả năng sản xuất điện khi gắn vào quần áo, cửa sổ và tường ngoài của tòa nhà.

Thiết bị mới được dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ giữa hai bên nóng và lạnh. Sự chênh lệch nhiệt độ có thể tăng lên đến 20,9 độ C, cao hơn nhiều so với sự chênh lệch nhiệt độ thông thường từ 1,5 đến 4,1 độ C của các máy phát điện nhiệt có thể mặc dẫn động bởi nhiệt cơ thể. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng máy phát nhiệt điện năng lượng mặt trời mặc được của họ sẽ mang đến một cách nâng cao hiệu quả bằng cách tăng độ chênh lệch nhiệt.

Thu hoạch năng lượng là một lĩnh vực đa dạng sử dụng nhiều công nghệ, gồm một quy trình thu hút những lượng nhỏ năng lượng như nhiệt, ánh sáng, âm thanh, dao động hoặc chuyển động. Máy phát nhiệt điện là thiết bị chuyển đổi năng lượng nhiệt thừa, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt và nhiệt cơ thể thành điện năng bổ sung.

Gần đây có một sự gia tăng lớn trong nghiên cứu máy phát nhiệt điện có thể đeo được sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường xung quanh. Tuy nhiên, một trong những nhược điểm chính của các kỹ thuật sản xuất máy phát nhiệt điện mặc được dẫn động bằng thân nhiệt là chênh lệch nhiệt độ chỉ ở mức 1-4 độ C và điều này đã cản trở việc thương mại hoá.

Nhóm nghiên cứu giải quyết mức độ khác biệt nhiệt độ thấp mà máy phát nhiệt điện mặc được thường phải đối mặt bằng cách đưa vào một chất hấp thụ năng lượng mặt trời tại chỗ trên chất nền poliamit. Bộ hấp thụ năng lượng mặt trời là siêu cấu trúc Ti/MgF2 năm lớp, trong đó cấu trúc và độ dầy của mỗi lớp được thiết kế để tối ưu sự hấp thụ ánh sáng mặt trời. Điều này đã làm tăng độ chênh lệch nhiệt độ lên đến 20,9 độ C, giá trị cao nhất của tất cả máy phát nhiệt điện mặc được tính đến nay.

Qua nghiên cứu này, các nhà khoa học đã đạt được mức chênh lệch nhiệt độ tăng gấp 10 lần so với các máy phát nhiệt điện năng lượng mặt trời thông thường. Do sản lượng của một máy phát nhiệt điện tỷ lệ thuận với căn bậc hai của sự chênh lệch nhiệt độ, công suất sẽ tăng được đáng kể với công nghệ này.

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế một máy phát nhiệt điện năng lượng mặt trời mặc được mới bằng cách kết hợp các chân nhiệt điện linh hoạt dựa trên BiTe và các chất hấp thụ nhiệt dày siêu hiển vi trên chất nền poliamit. Các chân nhiệt điện được xử lí bằng cách in định lượng với loại mực bao gồm các loại bột BiTe kim loại hóa cơ học và phụ gia dung kết Sb2Te3 phân tán trong glycerol. Họ cho biết một máy phát nhiệt điện năng lượng mặt trời mặc được bao gồm 10 đôi chân p-n có điện áp mạch mở 55,15 mV và công suất đầu ra là 4,44 μW khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

Máy phát nhiệt điện năng lượng mặt trời mặc được mới của dự kiến sẽ được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau, như trong các thiết bị điện tử đeo được tự sạc. Nó cũng đóng vai trò là chất xúc tác để cải tiến thị trường công nghệ điện tử đeo được trong tương lai.

Nguồn: Nasati