Bild: KTH Hand som håller en bit material målat med den termoelektriska färgen.
Bild: KTH Muhammet Toprak, professor i materialkemi på KTH.
Forskare vid KTH har arbetat med ett sätt att plocka bort batterier ur kroppsnära teknik och andra mindre apparater inom ramen för det som kallas för Sakernas internet. Istället är tanken att en ny färg som forskarna utvecklat ska omvandla värme till elektricitet som sedan kan driva apparaterna.
I en nypublicerad artikel i den vetenskapliga tidskriften American Chemical Society Applied Materials & Interfaces rapporterar KTH-forskarna att de tagit fram en termoelektrisk färg för apparater och ytor som ger ifrån sig lägre värme än 100 grader Celsius. Tanken är att alstrad värme ska återanvändas för energiförsörjning.
Termoelektricitet kallas fenomenet när denna värme omvandlas till elektricitet. Vad som krävs för att uppnå det är ett specialdesignat termoelektriskt material.
Så genereras elektricitet Tekniken fungerar enkelt förklarat så att när ett termolelektrisk material värms upp så börjar laddningsbärare (bland annat elektroner) vandra från den varma änden av materialet till den som är kall, vilket genererar elektricitet. Problemet med detta förfarande har dock varit att hantera termoelektriska materials värmeledningsförmåga och resistans när det använts i större ytor då materialet över tid tappat sin förmåga att generera elektricitet.
Muhammet Toprak, professor i materialkemi på KTH, berättar att han och de andra forskarna fokuserat på att få till ett material som fungerar vid rumstemperatur. Ett mål har också varit att få till ett hybridmaterial där fasta tillståndets elektronik integrerats med flexibla material som polymerer för att på så sätt få till en färg.
Färgen kan ersätta batterier Enligt Muhammet Toprak kan färgen appliceras på vilken yta som helst. Så länge materialet släpper igenom värme kan färgen alstra elektricitet.
– Forskningsresultatet öppnar för nya billiga och hållbara sätt att producera och använda termoelektriska färger i stor skala. I ett kortare perspektiv förväntar vi oss att arbetet kommer att ha en påverkan inom det som kallas Sakernas internet med små apparater som använder lite elektricitet. Färgen kan ersätta batterier i exempelvis kroppsnära teknik, säger Muhammet Toprak.
I ett längre perspektiv, med användningen av mer hållbara oorganiska termoelektriska materialsammansättningar och hållbara biopolymerer såsom cellulosa och lignocellulosa, kan användningen av denna teknik på större ytor öka.
– Det kan påskynda anpassningen av termoelektrisk teknik för att effektivt omvandla värme till energi och vara ett komplement i den gröna omställningen.
Forskningsarbetet har skett i samarbete med University of Valencia i Spainen och University of Warwick i Storbritannien. Arbetet har finansierat av Horizon 2020 (EU:s ramprogram för forskning och innovation), Vetenskapsrådet och Energimyndigheten.
Batteriparken består av sex containrar fyllda med battericeller som tillsammans har en kapacitet på 12 megawattimmar (MWh). Detta motsvarar tillräckligt med energi för att driva en normalstor elbil 1,5 varv runt jorden.
