China Cell zet warmte om in elektriciteit zonder zon, werkt in het donker en in woestijnen
De HHC genereerde 160 uur lang een stabiele elektriciteitsproductie met een verwaarloosbaar waterverbruik. Hierdoor is de HHC ideaal voor inzet in gebieden met waterschaarste.
Een nieuwe hydrovoltaïsche cel, ontwikkeld door onderzoekers van de Chinese Academy of Sciences (CAS), kan continu elektriciteit genereren met weinig water en geen zonlicht. Deze functie kan helpen het apparaat in te zetten op afgelegen plekken, in barre omstandigheden en ’s nachts wanneer zonne-energiegeneratoren niet werken.
Vraag naar schone energiebronnen
Nu de vraag naar schonere energiebronnen toeneemt, werken onderzoekers aan innovatieve benaderingen waarmee we in onze energiebehoeften kunnen voorzien zonder de CO2-uitstoot van fossiele brandstoffen.
Een hydrovulkanische cel genereert elektriciteit door energie te absorberen uit de interactie van water met andere oppervlakken. Net als hun fotovoltaïsche tegenhangers zijn hydrovulkanische cellen afhankelijk van zonlicht om hun activiteiten van stroom te voorzien, en hun output is beperkt door omgevingsomstandigheden zoals zonlicht en wind.
Normaal gesproken hebben hydrovoltaïsche cellen een continue toevoer van water en een omgeving met een lage luchtvochtigheid nodig om optimaal te kunnen functioneren. Onderzoekers van CAS hebben dit echter overwonnen door de cel hermetisch af te sluiten en er een bijna gesloten systeem van te maken dat kan functioneren zonder beïnvloed te worden door externe omstandigheden.
Hoe werkt de hydrovoltaïsche cel?
De hermetische hydrovulkanische cel (HHC) bestaat uit een interne elektriciteitsopwekkingseenheid gemaakt van roet en vloeipapier.
Een kleine heterogene dubbellaag die speciaal voor de cel is ontworpen, zorgt voor een continue watercirculatie door middel van capillaire stroming vanuit het tissuepapier en kleine schommelingen in de omgevingstemperatuur die verdamping veroorzaken.
De elektriciteitsopwekkingseenheid zet omgevingswarmte om in stroom. Volgens de onderzoekers genereerde hun eenheid een stabiele elektriciteitsproductie gedurende 160 uur met een verwaarloosbaar waterverbruik, waardoor het ideaal is voor inzet in gebieden met waterschaarste, zoals woestijnen of zelfs ondergrondse engineeringlocaties.
De onderzoekers ontdekten ook dat intens licht de HHC-output kan bevorderen. Dit komt waarschijnlijk door de verhoogde absorptie door het koolstofzwart, wat de vochtgradiënt in de cel vergroot door het fotothermische effect. Dit verbetert de elektriciteitsopwekking in de HHC.
Schommelingen zijn de sleutel
Onderzoeksinspanningen naar de ontwikkeling van de HHC brachten ook een voorheen onbekend intern circulatie-effect naar voren. Hoewel werd aangenomen dat temperatuurschommelingen schadelijk zijn voor energieopwekking, zorgden ze in het geval van deze cel voor een gesloten kringloop, wat leidde tot continue stroomopwekking.
De HHC heeft een gematigde open-circuit spanning, maar onderzoekers suggereren dat het de hoogste energieomzettingsefficiëntie heeft omdat het geen nieuw water verbruikt. De aanpak richt zich ook op de beperkingen die worden veroorzaakt door omgevingsomstandigheden.
De onderzoekers zijn ervan overtuigd dat hun aanpak helpt om elektriciteit te genereren tegen lage kosten en dat het gemakkelijk toegankelijk is. Bovendien, aangezien omgevingswarmte een onuitputtelijke energiebron is, heeft het team deze laagwaardige energiebron succesvol omgezet in bruikbare energie.
Met een stabiele output en geen extra waterverbruik kan de aanpak gemakkelijk voldoen aan de energiebehoeften op verschillende soorten locaties. De onderzoekers hopen dat hun aanpak andere groepen inspireert om verder te innoveren op dit gebied en in de toekomst veel efficiëntere ontwerpen te ontwikkelen.
