從環(huán)境廢熱中收集能量，例如從人體損失的廢熱，是可持續(xù)為小型電子設備供電的誘人前景。熱電池是一種能量收集設備，它通過熱充電效應將環(huán)境熱量轉化為電能。

盡管熱電池既便宜又有效，但是到目前為止，僅達到了低輸出電壓(僅幾十毫伏(mV))，并且這些電壓還取決于溫度。

為了使熱電池可靠地為電子設備供電并促進可持續(xù)社會的發(fā)展，需要解決這些缺點。

筑波大學領導的研究小組最近改善了熱電池的能量收集性能，使該技術更接近于商業(yè)化。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《科學報告》(“使用相變的能量收集熱電池”中)。

該團隊開發(fā)了一種熱電池，其中包含一種材料，該材料表現(xiàn)出溫度誘導的晶體結構相變。剛好高于室溫，該固體材料中的原子重新排列以形成不同的晶體結構。這種相變導致輸出電壓從零增加到大約120 mV，與現(xiàn)有的熱電池相比，性能得到了顯著改善。

這項研究的資深作者Yutaka Moritomo教授解釋說：“我們材料的溫度誘導相變導致其體積增加。“這反過來又提高了熱電池的輸出電壓。”

研究人員能夠微調(diào)其材料的相變溫度，使其位于室溫之上。當將包含該材料的熱電池加熱到該溫度以上時，會引起該材料的相變，從而導致輸出電壓從低溫的零大幅上升到50°C的約120 mV。

除了解決低輸出電壓的問題外，包含相變材料的熱電偶也克服了取決于溫度的輸出電壓的問題。由于由熱相變引起的熱電池輸出電壓的增加遠大于輸出電壓的溫度相關波動，因此可以忽略這些波動。

Moritomo教授說：“我們的結果表明，通過加入一種在適當溫度下具有相變的材料，可以大大提高熱電池的性能。” “這個概念是實現(xiàn)更高效的能量收集設備的一種有吸引力的方式。”

研究團隊的設計將熱電池技術與適當匹配的相變材料相結合，從而提高了將廢熱收集到電力電子設備的能力，這是一種環(huán)境可持續(xù)的過程。這種設計具有為高級電子設備提供獨立電源的潛力。