逆天黑科技 溫差充電2小時充滿iPhone?

1神奇的溫差充電寶

　　不需要外接電源，只要握在手中就可以為手機充電，而且高效的地方在於，「手握2小時能充滿iPhone電池」。在「啟迪之星2014創業營南京站」創業項目路演活動現場，南京信息工程大學一名在校大學生的創業項目引起眾多關注。

　　從新聞中來看，這款溫差充電寶（移動電源）的體型小巧，大約和5000毫安時的移動電源相當，樣品熱能和電能的轉化率能達到17%，「握在手裡兩個小時蓄滿的電就可以給蘋果手機充滿電。」

　　如此看來，溫差充電寶可真是得力助手，不用外接電源就可以為手機充電，而我們手部的溫度又是比較恆定的，那麼這款充電寶就可以讓手機免於充電了。如果能將其集成在手機殼中，那麼手機的續航問題就不會在困擾用戶了。

百度百科關於溫差充電寶的頁面（圖片截自百度百科）

　　雖然這樣的設計很理想，我們也希望真的能有這樣的便攜供電設備來免去充電的麻煩，不過這樣逆天的充電寶到底能不能實現這樣的功能，實際表現究竟怎樣，筆者接下來就為您分析。

2工作原理理論可行

　　顧名思義，溫差充電寶就是利用溫度差來實現供電，也就是手部較高的溫度和移動電源內較低的溫度形成的電勢差，並將電能提供給手機，實現充電。

塞貝克效應原理（紅色為熱端，藍色為冷端，圖片源自維基百科）

　　這裡運用的是塞貝克效應（Seebeck Effect），也稱第一熱電效應，指的是兩種不同金屬構成的迴路中，如果兩種金屬的結點處溫度不同，該迴路中就會產生一個溫差電動勢，從而產生電壓，為手機充電。

　　根據本次創業項目的評審介紹，這款充電寶串聯4個溫差發電組件，20度的溫差即可輸出600毫安的電流，只要2小時50分鐘就可以充滿1420毫安時的電池。

溫差發電電池（圖片源自維基百科）

　　如此看來，只要環境不是太熱，我們手握充電寶就可以為手機供電了。不過實際使用經驗告訴我們，充電可能不只是這麼簡單。

　　溫差發電一般應用在玻璃、制磚、煉油廠、煤炭和燃氣電廠等重工業領域，以及大型船舶和油輪裡持續運轉的大內燃機等。之所以在這些領域應用，是因為其有足夠大的溫差，廢熱溫度高達400攝氏度到600攝氏度，這個溫度範圍對於使用熱電材料正是最有效點。

　　雖然20度的溫差離上面說的400度還很遠，不過如果能夠有效利用，說不定還真能為作為溫差充電寶的能量來源，實現手機充電。

3實際分析站不住腳

　　要為手機充電，需要的電壓是5V。溫差發電片如果要達到5V以上開路電壓，600mA的發電電流，就需要至少80攝氏度的溫差，當然這只是理論值。

溫差發電需要較高的溫差才能提供滿足需求的電壓（圖片源自淘寶網）

　　雖然生活中80度的溫差不好找，但20度的溫差還是有的，這應該就是評審提到的「串聯4個溫差發電組件，20度的溫差即可輸出600毫安的電流」。我們姑且認為這樣的方案可行，4個串聯的溫差發電組件也可以塞進小體積的充電寶中，但是事實上能否充電還是要計算驗證。

　　我們的手部溫度一般在37℃以下，要達到20度的溫差，充電寶就要有17℃以下的溫度。看起來很簡單，不過根據熱力學第二定律，這一系統會自發地朝著熱力學平衡方向演化，而人的體溫保持不變，也就是說沒有額外的製冷措施，移動電源整體最終會變為37攝氏度，和手部的溫差趨於0。

溫差發電片的體積也不小（圖片截自淘寶網）

　　如果保持20度的溫差，充電寶還需要有製冷措施，據介紹，「充電寶內部有一種半導體材料，這種材料有製冷效果，能給充電寶內部降溫，」保持較大的溫差。根據能量守恆定律，半導體材料需要的能量要高於充電寶所能產生的能量。也就是說，如果要利用半導體降溫，充電寶就不能為手機充電，而且由於能量會有損耗，這一做法也只是減緩充電寶和手部溫差變為0的速度，而不能改變這一趨勢。

　　如此看來，只依靠手部溫度帶來的溫差為手機充電是不可能的了，如果要保持溫差，就必須消耗額外的能量。

4事實驗證破解黑科技

　　如果藉助額外的能量保持充電寶內部和手部的20度溫差，比如在充電寶內部裝滿液氮用於降溫，雖然充電寶會變成一次性的，但這樣利用溫差充電就變得可行了。我們不去考慮為什麼不把保持溫差的能量為手機充電，單看看溫差充電的效率究竟實用與否。

　　正常成年人每天消耗的能量約為2000千卡，人體經傳導散熱損失的熱量約佔3%，即60千卡。即使手部散發的熱量較多，也不會超過6千卡（總熱量的10%），如此小的充電寶還不能同時容納兩隻手，這一數字還需要除以4（考慮手心和手背）。

體型小巧的溫差發電寶（圖片截自新浪微博）

　　現在得到的結果是1.5千卡，這還是24小時的數據，也就是說這款充電寶接受到的熱能每小時遠低於62.5卡，或261.5焦耳。

　　需要注意的是，充電寶聲稱的熱電轉化率為驚人的17%，即使這一數字屬實，每小時也只能獲得44.45焦耳。

　　此外，充電線和手機也並不能將所有能量利用，其中只有約90%可以為電池充電，按照理想的情況來看，最後能充進手機電池的能量為40焦耳每小時。

移動電源正常充放電都會有熱能損耗

　　iPhone 5s的電池容量為1570毫安時，即5.96Wh。即使充電沒有能量損耗，也需要21456焦耳的能量才能充滿。這就意味著，即使充電寶和手部保持了20度的溫差，用戶也需要536.4小時才能將iPhone 5s的電池充滿，充電時間已經遠遠超過了iPhone的靜待機時間，相信沒有用戶會選擇用這樣的產品來充電。

　　綜上所述，不管是從理論分析還是實際表現，如此小體積的溫差充電寶都不能實現，充其量也就是譁眾取寵的一個創意。如果真要實現溫差發電來完成手機充電，必須滿足有80攝氏度以上的溫差，並能夠將溫差持續2小時以上，其實足量的移動電源才是更好的續航保障。

　　雖然溫差充電寶的創意被我們破解，但還會有更多的「溫差充電寶」出現，我們在這裡也提醒您不要輕易相信類似的宣傳內容，同時呼籲廣大新聞媒體注重科學分析，減少虛假不實報導。如果您對本文和我們的內容有任何意見和建議，歡迎在下面的評論中給出，我們也會儘量滿足您的要求。

溫差充電寶受到很多人的關注，新聞中方便快捷的充電方式是不少用戶夢寐以求的，不過大多數人在讚賞其便捷的同時忽略了科學的支持，這裡我們就從客觀角度為您揭示這款黑科技充電寶背後的秘密。

趙悟省