工业过程和电厂产生大量过剩的热量; 世界各地的研究人员花了数十年时间寻找方法来利用这些浪费的能源。大多数此类努力集中于热电装置，即可以从温度梯度产生电力的固态材料，但是这些装置的效率受到材料可用性的限制。
现在，麻省理工学院和斯坦福大学的研究人员已经找到了一种新的低温废热转换为电能的替代方案 – 即温度差小于100摄氏度的情况。
这一新方法基于一种称为热电偶效应的现象，在麻省理工学院的杨元博士和陈刚教授，斯坦福大学博士后Seok Woo Lee和易翠教授发表在“ 自然通讯 ”杂志上发表的论文中有描述。
由于可充电电池的电压取决于温度，新系统将这些电池的充电 – 放电循环与加热和冷却相结合，使得放电电压高于充电电压。该系统可以有效地利用甚至相对较小的温差，例如50摄氏度的差异。
首先，不带电的电池被废热加热。然后，在较高温度下，电池充电; 一旦充满电，就可以冷却。由于充电电压在高温下比在低温下低，因此一旦冷却，电池实际上可以提供比用于充电时更多的电力。当然，额外的能量不仅仅是从无处出现：它来自系统中添加的热量。
该系统旨在收集低于100摄氏度的热量，这占可能收获的废热的很大比例。在一个60摄氏度的废热演示中，新系统的估计效率为5.7%。
陈说，这种方法的基本概念最初是在20世纪50年代提出的，但是“关键的进展是使用当时不存在的材料”用于电池电极，以及系统工程的进步。
杨补充说，早期的工作是基于500摄氏度或更高的温度。大多数现有的热回收系统在温差较大时效果最佳。
虽然新系统在能量转换效率方面具有显着优势，但目前它具有比热电材料低得多的功率密度 – 对于给定重量可以提供的功率量。陈说，还需要进一步研究，以确保长期使用的可靠性，并提高电池充电和放电的速度。他警告说：“下一步需要做很多工作。”
陈，卡尔理查德索德伯格动力工程教授和麻省理工学院机械工程系主任说，目前还没有好的技术可以有效利用这个系统可以利用的相对低温差异。“我们认为这具有很高的吸引力，”他说。“如果可以创造和部署技术来使用它，那么这种低温废热就会非常多。”
崔说：“几乎所有的发电厂和制造工艺，如炼钢和精炼，都会向环境温度释放大量的低等级热量。我们的新电池技术旨在利用工业规模的温度梯度。”
Lee补充说：“这项技术还具有使用低成本，丰富材料和制造工艺的额外优势，这些材料和制造工艺已广泛应用于电池行业。”
加州大学伯克利分校化学教授杨培东没有参与这项工作，他说：“通过探索热电偶效应，[麻省理工学院和斯坦福大学的研究人员]能够将低等级的热能转化为电能。这是一项非常有前景的技术……这是一个聪明的想法，低等级的废热无处不在。“
麻省理工学院的杨强调了这一点：“三分之一的能源消耗最终都是低等级的热量。”
麻省理工学院的工作部分由能源部资助，部分资金来自固态太阳能热能转换中心和空军。斯坦福大学的工作部分由能源部，SLAC加速器实验室和韩国研究基金会资助。
