無論是再生能源還是傳統(tǒng)能源,假如要產(chǎn)生電都得借助太陽、風(fēng)、化石燃料等外力,但麻省理工突破框架,利用無處不在的空氣,研發(fā)一款依靠溫度變化產(chǎn)生電的機(jī)器。而有別于以往技術(shù),溫度梯度大才可以發(fā)電,新型的技術(shù)讓機(jī)器可利用自然的溫度變化來產(chǎn)生電能。
利用溫度差來發(fā)電并不是件稀奇的事情,透過機(jī)器或材料兩側(cè)的溫度不同產(chǎn)生的電壓,讓電荷隨著熱量從溫度較高的地方流向另一端,進(jìn)而產(chǎn)生電能──即是俗稱的熱電原理,目前其發(fā)展已小具規(guī)模,用于服裝、油漆與烹飪鍋,甚至可以用于工廠與發(fā)電廠來回收廢熱,但在這些應(yīng)用中,溫度差異必須非常大。
而新型的機(jī)器名為熱共振器(Thermal Resonator),是基于熱釋電(Pyroelectric)效應(yīng),利用外界空氣的變化產(chǎn)生電力,麻省理工化學(xué)工程教授 Michael Strano 表示,這個機(jī)器體現(xiàn)了“從無到有”的概念,只要把機(jī)器隨意安置在一個地方,像是桌子上,就能在無風(fēng)無光、什么都沒有的地方產(chǎn)生能量。
Strano 指出,我們一直被不同的溫度變化或波動環(huán)繞,但由于變化不顯著、也不知如何應(yīng)用,我們一直沒有好好的利用空氣中的溫差,因此這是尚未開發(fā)能源。而研究團(tuán)隊利用金屬泡沫、石墨烯和十八烷來制作熱共振器的材料,而這項組合也是至今效果最好的。
研究人員先利用銅或鎳制成金屬泡沫,為了增強(qiáng)其導(dǎo)熱性,在泡沫上在涂抹一層石墨烯,最后再注入隨著特定溫度液化或凝固的相變蠟(像是十八烷),讓材料可在固體和液體之間變化。
簡言之,該材料具有非常高的散熱性,可以有效地將熱量吸收并釋放到環(huán)境中。研究學(xué)生 Anton Cottril 表示,相變材料可以儲存熱能,而如果相要用熱來產(chǎn)生電,石磨烯可以加速傳導(dǎo)。
在機(jī)器設(shè)計中,設(shè)備的一側(cè)會吸收熱量,之后再緩慢移動到另一端,而其中溫差發(fā)電可以透過傳統(tǒng)的熱電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。在 16 天的材料測試中,每天的溫度差高達(dá) 10°C,而該機(jī)器也能通電,并產(chǎn)生 350 毫伏的電壓和 1.3 毫瓦的功率。
雖然目前的發(fā)電功率相對較小,但足以用于遠(yuǎn)程感測器或相關(guān)設(shè)備,且無需擔(dān)心電池與電量,更重要的是,它不像太陽能與風(fēng)能會受到外力影響。這也是他的優(yōu)勢之一,當(dāng)其他發(fā)電機(jī)組無法運(yùn)作時,熱共振器可以補(bǔ)助其他能源。
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