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主 題：
木材纖維素助力熱電設備，體溫發電有望成真
時 間：
2019-04-10 00:00:00
作者 Daisy Chuang | 發布日期 2019 年 04 月 08 日 7:45 | 分類 材料、設備 , 能源科技
（圖為椴木，來源：Flickr/Katja Schulz CC BY 2.0）
若是可以將人體體溫轉換成電力，人們將擁有取之不盡的用電來源，而現在美國科學家已運用常見的木材，研發出神奇又永續的熱電設備，有望讓體溫發電夢想成真。
熱電發電概念源於熱電效應（thermoelectric effect），基本上就是善加利用溫度差，將溫度差轉換成電壓，溫差愈大所產生的電力就愈強，然而人體與外界溫差註定不會「過大」，這便是體溫發電難以實現的難題之一。
對此，美國馬里蘭大學學院市分校團隊想出一項解決方案，以樹木的水分運輸方法為發想，試圖打造木材奈米薄膜、運用奈米離子來捕獲人體與外界些許的溫度梯度。
眾所周知，樹木是從根部吸收水分，水進入根部維管束的木質部後，再經過漫長的旅途抵達其他部位。木質部的管徑相當細，差不多是以奈米或是更小的單位來計算，這樣一來才植物可以透過壓力或是蒸散作用讓水分往上流動，美國馬里蘭大學學院市分校團隊便想開發類似管道來控制離子運輸。
研究團隊首先選擇環境影響低、生長速度快且常用於樂器的椴木（Basswood），把木質素與半纖維素（hemicellulose）剔除，其中去除前者可以提高木材硬度，後者則能調整纖維素的結構，可說是提升離子傳導性的關鍵要素。
最後研究團隊把完好的木頭變成一片薄薄的撓性薄膜，為了讓薄膜可帶電，團隊也在薄膜上鑲上白金電極，讓鈉基電解質滲透到纖維素中。團隊指出，運用全新的木質技術，設備可以透過較小的溫度差產生離子電壓，一旦特定的電流／離子通過薄膜就能發電。
（Source：美國馬里蘭大學學院市分校）
論文第一作者 Tian Li 指出，這種帶電管道可以在奈米纖維上形成電場，就能在溫度梯度較小的情況下控制離子運動。
團隊指出，該研究也是首次證明這類纖維素薄膜的應用潛力，還可以當成奈米流體和分子流之中的離子選擇薄膜（ion ive membrane），進一步擴大纖維素在奈米離子的應用範圍。
目前該團隊尚未公布熱電能量轉換率，僅表示新型離子導體溫度梯度比（thermal gradient ratio，註）約為 24mV K -1，是現有技術的兩倍以上，團隊則認為，透過新型木質技術，科學家已經研發出既靈活、生物相容性高的熱電轉換設備，未來有望朝大規模製造發展。
．UMD Researchers’ Wood-based Technology Creates Electricity from Heat
．Cellulose ionic conductors with high differential thermal voltage for low-grade heat harvesting
註：溫度梯度比類似於熱電反應的塞貝克係數（Seebeck coefficient）。
新聞出處 https://technews.tw/2019/04/08/basswood-thermoelectric-generator/
