UCLA研發熱電發電機 從寒冷夜空中收集能量或可為電動汽車等供電

2020-11-25 蓋世汽車網

蓋世汽車訊 據外媒報導,雖然太陽能電池板非常有效,但是其主要缺點之一是,只會在白天產生能量,因此需要存儲多餘的能量以備夜間使用。不過現在,美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)的工程師們研發出一種原型設備,與太陽能電池板工作原理幾乎相反,該設備可以從寒冷的夜空中收集能量,被動為LED燈供電。

該設備的工作遵循熱電原理,即通過兩個表面的溫差而產生電流,最終該原理能夠用於幫助製造汽車排氣管熱電轉換裝置,為汽車電池充電、為手機充電的野營炊具、以及利用體溫給可穿戴設備提供動力的衣物。

此外,該熱電裝置還利用了一種奇怪的現象 – 輻射冷卻(radiative cooling)。地球表面所吸收的太陽熱能到了夜晚向天空發射出長波輻射,如果夜間天氣清朗、微風及乾燥的情況下,地表的溫度會快速冷卻,而突然降到低溫,這就是所謂的「輻射冷卻效應」。以前的輻射冷卻實驗表示該效應能夠不使用能源,就讓建築物冷卻下來。

因此,UCLA的研究人員結合上述兩個原理,打造了熱電發電機。該裝置由塗成黑色的鋁盤製成,由聚苯乙烯外殼包裹,該外殼還包裹著鍍鋁的聚脂薄膜,可以讓裡面的空氣相對溫暖,而鋁盤則充當面向天空的寒冷地表。

該熱電模塊利用鋁盤和周圍空氣之間的溫差發電,當連接至一個電壓升壓轉換器和一個小型白色LED燈時,能夠產生足夠的能量讓LED燈發光。

該研究小組在屋頂上連夜測試了該裝置,並在6個多小時內測量了該發電機的輸出功率,發現每平方米可產生高達25毫瓦的電能,雖然能量不是很大,而且產生的能量與同樣大小的太陽能電池相比,要少得多,但是也足以為一個LED燈供電。而且研究人員表示,很容易就可以將其電能提升至每平方米0.5瓦。

理想情況下,該種熱電發電機可以與太陽能電池板一同使用,因而兩個系統就可以晝夜不停地收集周圍的能量。(文中圖片均來自UCLA官網)

相關焦點

  • 電動汽車如何實現12V車載供電,是利用發電機嗎?
    電動汽車的12V蓄電池供電並不是依靠發電機,只有燃油動力汽車才會依靠發動機帶動發電機在行駛中發電,其作用是為12V車載設備供電;用這種發電即時供電的原因是因為12V蓄電池的容量太小,而且不能依靠外接設備充電。
  • 英媒:新型熱電發電機可將溫差轉化為電力
    參考消息網9月16日報導英媒稱,一種夜間利用地面輻射熱量發電的裝置可被用來為偏遠地區的燈和手機供電。據英國《新科學家》周刊網站9月12日報導,全球有超過10億人——大多生活在貧困的偏遠地區——仍然用不上電。
  • 科學家開發微小的可穿戴式風力發電機 從扇動的塑料條中收集能量
    中國科學院的研究人員開發了一種新型的可穿戴式電動發電機,它可以在人們行走時從風中收集能量。研究團隊表示,它的成本低,效率高,足以為小型傳感器和LED供電。雖然它與風一起工作,但它不完全是一個渦輪機。相反,這種發電機通過類似於產生靜電的機制來收集能量。
  • 可穿戴的太陽能熱電發電機:效率更高!
    關鍵字自供電、溫差電、可穿戴背景自供電技術,為突破可穿戴電子產品的電池這一關鍵瓶頸,提供了一個非常有前景的創新方案。筆者曾經介紹過多個自供電相關的創新方案,特別是在《新型柔性可穿戴熱電發電機:效率更高、性能更好!》一文中,介紹過溫差發電的方式,利用人體熱量實現自供電。
  • 電動汽車加裝發電機可以嗎?
    如果電動汽車上,加入一個發電機,是不是有點的不可思議呢?關於運用風力或是從車輛走行的進程中收回動力的辦法來發電的發電設備來說,根本上車輛為了額定股動這些設備所耗費的能量是遠遠大於它們所能收回的能量的,可是假如是在後備箱裡再加一臺汽油發電機的話,故事就變得複雜起來了,電動汽車加裝發電機可以嗎?
  • Joule:新型溫差發電機可從夜空中採集電能
    一種結構簡單的熱電發電機能夠實現溫差發電,在寒冷的晚上為 LED 燈供能。這一技術能與太陽能電池實現互補,為偏遠地區提供照明,或許還能應用於外太空中的太空飛行器。
  • 與太陽能電池板「背靠背」的夜間用溫差發電的新型發電機裝置出爐
    不過現在,來自加州洛杉磯分校的工程師們開發出了一種工作原理與之幾乎相反的原型設備--其在寒冷的夜空中收集能量進而為LED供電。這就是新型熱電發電機,其使用聚苯乙烯盒,盒子向上一面黑色圓盤,在內部放置一塊鋁。利用黑色圓盤向天空散熱來降溫,鋁塊吸收夜晚空氣熱量升溫,此時接入溫差發電機就可以發電。他們利用一種被稱為「輻射天空冷卻」的機制製造出了溫差。
  • 新型熱電裝置問世!可穿戴收集能量和自我修復
    熱電系統可利用溫差來發電,此前已有研究團隊將之應用於世界上最小的冰箱、燒火取電、甚至特殊的塗料。不過本文要為大家介紹的,則是由科羅拉多大學科學家們打造的一款「可穿戴式人體熱電收集」小裝置。除了能夠以戒指的形式從人身上收集能量,它甚至可在受損時實施自我修復。
  • 新型柔性可穿戴熱電發電機:效率更高、性能更好!
    導讀柔性和自供電,是目前可穿戴設備的技術前沿和發展方向。最近,美國北卡羅萊納州立大學的研究人員為了提高柔性可穿戴設備中熱電發電機的性能和效率,採用EGaIn 液態金屬互連線連接溫差電元件,這些互連線不僅電阻很低,還具有拉伸和自我修復的特性。
  • 納米發電機收集人體能量:可為穿戴設備供電
    想像一下,你只要動一動就可以為你的手機充電,該是件多麼令人愜意的事情,科學家告訴我們,這一天已經為期不遠了。美國密西根州立大學的研究人員開發出一種低成本膜狀納米發電機,可以捕獲人體運動能量,相關成果發表在《納米能源》雜誌上。目前有大量有關機械能能量採集器的研究工作,其機制大多利用壓電和摩擦電效應。新開發的納米發電機又稱為生物相容性鐵電納米發電機,由矽晶片和分層的非汙染性物質組合而成。
  • 採用超低電壓轉換器改善從熱電能源的能量收集
    利用環境或「免費」能量來為無線傳感器節點供電是很有吸引力,因為它能夠對電池或導線供電提供補充、甚至完全無需使用電池或供電導線。當更換或檢修電池存在不便、費用昂貴或危險之時,這顯然是有好處的。  許多無線傳感器系統消耗非常低的平均功率,從而成為可利用能量收集技術進行供電的主要候選對象。很多傳感器節點用於監視緩慢變化的物理量。
  • 一種新型可穿戴式發電機可為現有的無線傳感器供電
    加州理工學院醫學工程助理教授高偉一直在開發一系列廉價的可穿戴傳感器,以及利用人體為其供電的方法為可穿戴傳感器供電。如何為隨身設備供電一直是科技業界最大的挑戰,雖然電池是一種選擇,但由於電池體積大,而且電池會耗盡電量,所以並不理想。
  • 電動汽車用移動充電寶靠譜嗎?
    相同的,隨著汽車行業在新能源領域的快速發展,很多品牌都推出了電動產品,而選擇電動車出行面臨的最大問題就是:遇到電量不足,不能隨時隨地為車輛充電。最近,有一些喜歡動手DIY的「高手」為了能夠實現電動車隨時隨地充電,給自己的電動車DIY「移動充電寶」,也有一些公司抓住這商機,研發出專業的電動車充電寶。下面我們就來看看這些DIY的充電寶和研發公司製備的充電寶,到底他們是否靠譜?
  • 汽車發電機原理
    導讀:發電機,顧名思義,是將其他形式的能量轉換為電能的裝置,而汽車發電機無非就是為汽車的正常運行提供能量的儀器了。現在汽車如此之普遍,無論從事哪方便的工作都要來了解一下汽車發電機的相關知識,本文就為大家詳細介紹汽車發電機原理,汽車究竟是如何「跑」起來的呢?
  • 可穿戴電子設備的能量收集應用介紹
    可穿戴電子設備的能量收集應用介紹 電子設計 發表於 2019-02-06 09:40:00 能量收集主要被視為一種供電方式,用於向那些無法接入電源或除電池以外亦需要補充電源的電子設備供電
  • 低功率轉換為能量收集
    有大量的環境能源在美國和能量收集的傳統方法在世界各地已經通過太陽能電池板和風力發電機。然而,新的捕撈工具使我們能夠從各種各樣的環境資源產生電能。此外,它不是很重要的電路的能量轉換效率,但更多的「平均收穫」能量可用來驅動它的量。
  • 不燒汽油的便攜發電機 能同時給11個設備供電 還能充電動汽車
    比如,最近某公司發布了一款可攜式發電機,它跟目前主流的汽油發電機不一樣,而是用上了特斯拉的電池,性能強勁,給冰箱、電視等電器供電不在話下,甚至還能給特斯拉充電。見證神器的時候到了。不好意思放錯圖了,是下面這貨。能跟特斯拉扯上關係,肯定是有點東西的。
  • 車載發電機的末日!汽車界又一次革命
    鑑於此,各種針對傳統汽車的節能技術才會應運而生,例如油電混合,例如發動機啟停,例如制動能量回收……不過目前關於節能新技術的開發,似乎進入了一個瓶頸期,好的技術創意越來越少,直到英國裡卡多公司的工程師們盯上汽車上一個容易被忽視的配件——發電機……
  • 一種增程式電動汽車動力系統能耗分析
    增 程式電動汽車不同於燃油汽車,其發動機可根據整車需 求始終工作在最高效率點[2],使發動機的燃油經濟性達 到最高。而驅動部分與純電動汽車的電驅動系統相同, 保持著電驅動系統的高效特性。作為增程式電動汽車動 力系統的另一個重要組成部分,發電系統的能效轉化率 對整車的整體能耗水平就顯得尤為重要。
  • 汽車發電機是怎樣發電的呢?
    汽車是一個「雙電源」的複合電路當發動機未啟動的時候,全車用電由蓄電池提供當發動機啟動後,全車用點由蓄電池與發電機共同提供(當發動機轉速低於發電機需要的轉速時,蓄電池提供電能)發動機轉速高於發電機需要的轉速的時候,發電機給蓄電池充電,蓄電池儲存能量當蓄電池電壓升高至13.8-14.2V(蓄電池的充電終止電壓)時,發電機調節器切斷(或降低)勵磁,使全車電壓穩定在這個電壓上