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穿越千年

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寂寞读书的小和尚

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[交流] “无温差摄氏100度下也可发电”，日本信州大学等开发新型发电元件已有9人参与

2014-06-20 日经技术在线

   日本信州大学纤维学部教授村上泰与日本NTS公司于2014年6月18日宣布，开发出了可在100℃温度下获得1.5V、数mA电力的发电元件。在信州大学纤维学部还做了点亮LED灯的实际演示。
   虽然发电原理目前还不明确，但村上表示“与化学电池及半导体电池不同，这是一种新的发电类型”，同时还表示“为了让实用化及原理查明取得快速进展，所以特意做了发表”。在利用热的发电元件中，目前还有利用塞贝克效应的热电转换元件，但此次开发的元件即使没有温度差也可发电，因此村上指出这“不是利用塞贝克效应的发电元件”。
此次的发电元件构造简单，在铝合金电极与铜合金电极之间，以最佳比例混合了锌化合物作为活性物质，以及介电体化合物和导电性高分子。此次用1g左右的活性物质试制了1cm见方的电池单元，做了点亮LED的演示。具体演示时，通过用吹风机加热电池单元，点亮了3个红色LED，此外还点亮了1个蓝色LED。
   点亮3个红色LED时，当遇到吹风机的风力后，LED马上亮起，在电池单元的温度上升至约100℃的状态下，获得了电压约1.56V、电流约0.57mA的约0.88mW电力输出值。

演示现场。电池单元的表面温度为100℃。
   开发契机源于3年半前NTS“偶然在经营的材料中观测到了电压和微弱电流值”（NTS代表董事宫泽伸）。该公司从事特殊氧化钛粉末材料的销售等业务，擅长对材料实施掺杂的技术。

发电类型尚待认定
   此次的元件被认为是新型发电元件，但同时也存在诸多疑问，因此笔者试着提出了几个问题。第一个问题是，元件构造本身与电容器相近，是否还算一次电池。对此，开发方回答称“的确存在电容器的一面，但并未显示出氧化还原反应，因此很难认为是化学电池”。
   另一问题是，是否属于利用塞贝克效应的热电转换元件。对此，开发方表示，由于可在几乎无温差的情况下发电，因此说明不是塞贝克效应类发电元件。
   最近，热光伏（thermophotovoltaic：TPV）发电的研究趋于活跃。对于属于此类发电的可能性，开发方表示，TPV发电虽然在过滤固体元件的辐射光后与太阳能电池一样进行光电转换，但此次元件构造简单，不能实现与热光伏发电同样的机制。

更低温度也可发电
   对于此次发电元件的用途，信州大学和NTS认为，由于并非利用温差来发电，并且构成材料便宜，因此可用于广泛领域。比如，太阳能电池在夏季时温度会升高至60～80℃，导致发电效率下降，因此在模块背面设置此次的新型发电元件，有助于提高发电效率。此外，还可用于利用温泉及废热的发电用途，以及设置在夏季时达到近80℃的车内仪表板等处来发电。
   今后，如果能够使发电开始温度降至人的体温附近，则还可通过衣服或被褥来发电。（记者：狩集浩志，NikkeiTechnology）

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