潜热已被用来发电并可以帮助冷却设备自行供电

东京大学的研究人员利用潜热发电，潜热是物质从固体、液体或气体转变为另一种状态时产生的能量。这一成就将推动热电池的可能性，热电池是利用温度变化发电的设备，称为热电转换。由于所有材料都能够在适当的情况下经历相变，因此这项研究支持了多种材料都有可能用于热电转换的想法。曾经被浪费的潜热可以用来使设备在冷却自身的同时产生自己的能量，从而减少对其他能源的依赖。

今年夏天我们迎来了地球上有记录以来最热的一天，所以如果您足够幸运拥有一台空调，那么您可能会在某个时候(如果不是一整天)让它呼呼作响。夏季气温上升和技术使用不断增长意味着家庭和工业冷却系统的需求不断增加。空调和制冷技术已经是主要的能源消耗者，因此满足这种不断增长的需求对于努力实现旨在改善环境和人民生活的联合国可持续发展目标的国家来说是一项挑战。但是，如果我们能够以低成本、低碳的方式利用这些冷却系统产生的至少一些废物来帮助产生为其供电所需的电力呢?

东京大学的研究人员对物质从一种状态转变为另一种状态时产生的潜热能的潜力产生了兴趣，例如，当空调内的水蒸发并凝结以产生冷却效果时。与您从空调机组中感受到的热空气不同，内部水产生的潜热几乎难以察觉。热电转换利用热量来发电，而一种可以做到这一点的设备就是热电池。

该团队使用一种名为 PNIPAM 的水凝胶(一种富含水的聚合物材料)创建了自己的热电池，并用一种​​名为紫精的化合物对其进行了改性。这种改性水凝胶含有热响应聚合物，这意味着该聚合物会对温度变化做出反应，在这种情况下可溶于冷水但不溶于热水。借助这种热电池，他们成功地利用可溶和不可溶相变产生的极少量潜热来发电。

东京大学科学研究生院化学系教授 Teppei Yamada 表示：“我们首次证实潜热具有用于热电转换的潜力。” “我们相信我们可以使用各种材料来制造热电池。世界上的每一种物质都可以在适当的条件下发生相变：例如，奶油变成冰淇淋，沙子变成玻璃，水变成蒸汽等。通过这种方法，原则上可以从最微小的温差中提取电能，大大增加了可以使用热电转换的情况。”

热电池的性能通过微小温差可产生多少电压来评估，该电压称为塞贝克系数。塞贝克系数越高，可提取的电能就越多。使用有机化合物的热电池的塞贝克系数通常小于每开尔文温度单位 1 微伏(百万分之一伏)，但在本次测试中，它们超过每开尔文 2 微伏。“这是一项了不起的成就，”山田说。“虽然我们之前已经创建了通过改变 pH 值每开尔文产生 2 微伏电压的热电池，但这是第一次直接使用相变产生的能量。”

研究人员希望这项工作将有助于改进制冷技术、温度管理设备和温度传感器等其他技术。“我们已经达到了可以考虑热电池实际应用的阶段。例如，我们预计可以在冷却服务器机房或汽车发动机的同时发电，”山田说。“现在真正的挑战是这项技术还不为人所知，所以我们需要产业界、政府界和学术界共同努力，实现快速社会落地。”