A kép csak illusztráció (Forrás: Pixabay)
Az emberi test folyamatosan hőt termel, amely jelenleg szinte teljes egészében kárba vész. Pedig ez a hőenergia a jövőben akár okosórákat, fitneszkarkötőket vagy más hordható elektronikai eszközöket is működtethetne. Egy új kutatás szerint környezetbarát, faalapú anyagok segítségével nemcsak a testünk által leadott hőt lehetne elektromos energiává alakítani, hanem azt hosszabb időre tárolni is.
Ha valaki már látott hőkamerás felvételt önmagáról, tudja, hogy az emberi test folyamatosan hőt sugároz ki. Ez valójában az anyagcsere egyik mellékterméke, írja a The Conversation.
A kutatók szerint az emberi test minden négyzetlábnyi felülete óránként körülbelül 19 gyufa égésének megfelelő hőenergiát bocsát ki. Ennek a hőnek a jelentős része egyszerűen eltávozik a légkörbe. Egy kutatócsoport szerint azonban ez a hőenergia hasznosítható lenne.
A cél egy olyan eszköz létrehozása, amely egyszerre képes energiát termelni és tárolni, vagyis beépített powerbankként működhetne a hordható elektronikai eszközök számára. Ez lehetővé tehetné, hogy az okosórák, fitneszkarkötők vagy GPS-követők jóval hosszabb ideig, sőt akár folyamatosan működjenek kizárólag a testhő felhasználásával.
Természetesen nemcsak az emberi szervezet termel felesleges hőt. A modern világban naponta óriási mennyiségű hő vész kárba a járművek motorjaiból, valamint az ipari gépek működése során. Ez az energia többnyire szintén a légkörbe távozik, pedig értékes energiaforrást jelenthetne.
Az úgynevezett hulladékhő-visszanyerés (waste heat recovery) éppen ezt a problémát próbálja megoldani. A technológia segítségével az ipar növelhetné energiahatékonyságát, miközben csökkentené környezeti terhelését. A hő elektromos energiává alakításában a termoelektromos jelenség játszik kulcsszerepet.
Ennek során a hőmérséklet-különbség elektromos feszültséget hoz létre, mivel az elektronok a melegebb oldal felől a hidegebb oldal irányába áramlanak. A hagyományos termoelektromos anyagok azonban gyakran kadmiumot, ólmot vagy higanyt tartalmaznak, amelyek környezetvédelmi és egészségügyi kockázatot jelentenek.
A faipari melléktermékből készült anyag környezetbarát megoldást kínál
A kutatók felfedezték, hogy termoelektromos anyag faalapú nyersanyagból is előállítható. Ez biztonságosabb és fenntarthatóbb alternatívát jelenthet a jelenlegi technológiákkal szemben. A fa évszázadok óta az emberiség egyik legfontosabb alapanyaga, most pedig új szerepet is kaphat az energiatermelésben.
A kutatók azt vizsgálják, hogyan lehet a faalapú anyagokat arra használni, hogy az ipari folyamatok során elvesző hőt elektromos energiává alakítsák. Ez egyszerre javíthatja az energiahatékonyságot, és új szemléletet adhat a hétköznapi anyagok felhasználásának.
Az írországi Limericki Egyetem kutatói a Valenciai Egyetemmel együttműködve olyan fenntartható technológiát fejlesztettek ki, amely ír faipari alapanyagokat, elsősorban lignint használ. A lignin a papírgyártás egyik mellékterméke.
A kutatás szerint a sóoldattal átitatott ligninalapú membránok hatékonyan képesek elektromos energiává alakítani az alacsony hőmérsékletű, 200 Celsius-fok alatti hulladékhőt. A membrán két oldala közötti hőmérséklet-különbség hatására a sóoldat ionjai elmozdulnak. A pozitív ionok a hidegebb oldal felé, a negatív ionok pedig a melegebb oldal irányába vándorolnak. Ez a töltésszétválás elektromos feszültséget hoz létre, amely energiatermelésre használható fel.
A kutatók szerint az ipari hulladékhő mintegy 66 százaléka ebbe a 200 Celsius-fok alatti hőmérsékleti tartományba esik, így az új technológia jelentős lehetőséget kínál a környezetbarát energiatermelés számára. Az eljárás különösen hasznos lehet olyan iparágakban, mint a gyártás, ahol nagy mennyiségű hulladékhő keletkezik. A felesleges hő villamos energiává alakításával csökkenthető az energiafelhasználás és a környezeti terhelés.
A kutatók szerint a technológia távoli területeken, érzékelők működtetésében, valamint különféle elektronikai eszközök energiaellátásában is alkalmazható lehet.
A lignin az energiatárolásban is fontos szerepet kaphat
Az energia előállítása önmagában még nem elegendő. Legalább ennyire fontos annak hatékony tárolása is. Erre szolgálnak a szuperkondenzátorok, amelyek rendkívül gyorsan képesek feltöltődni és leadni az energiát. A jelenlegi szuperkondenzátorok azonban többnyire fosszilis eredetű szénalapú anyagokat használnak, ami fenntarthatósági problémákat vet fel.
A kutatócsoport ezért azt is kimutatta, hogy a ligninből előállított porózus szén kiváló elektródaanyagként alkalmazható ezekben az energiatárolókban. A rendszer működése során a ligninmembrán először elektromos energiává alakítja a hulladékhőt, majd a porózus szénszerkezet lehetővé teszi az ionok gyors mozgását és az energia hatékony tárolását. Mindez káros vegyi anyagok alkalmazása és fosszilis nyersanyagok felhasználása nélkül valósítható meg.
A kutatók szerint ez a környezetbarát energiatárolási technológia a jövőben a fogyasztói elektronikai eszközöktől kezdve a hordható technológiákon át egészen az elektromos járművekig számos területen alkalmazható lehet. Ha a fejlesztések sikerrel járnak, a jövőben akár saját testhőnk is hozzájárulhat elektronikai eszközeink működtetéséhez, miközben az iparban ma még elvesző hőenergia is értékes, tiszta villamos energiává alakulhat.
Kapcsolódó anyagok:
Okos ruházat, apró nyomtatott energiatárolók lehetnek az e-textilekben
Forradalom az egészségkövetésben: az okos ruházat pontosabb lehet, mint a smartwatchok
A nyitókép csak illusztráció, forrás: Image by fancycrave1 from Pixabay
TOP 5
