研究人員設計了高效、低成本的夜間發電系統

2020-08-17 科技工作者


離網、低成本的模塊化能源系統，可利用輻射冷卻效應在夜間發電。

美國「物理學組織」網站8月13日報導，《光學快報》發文稱，美國史丹福大學和以色列理工大學的研究人員設計了一款離網、低成本的模塊化能源系統，可以有效地在夜晚產生電能。該系統與商用技術兼容，有望滿足夜間城區和發展中國家的照明需求。

太陽能是一種綠色能源，但它的利用度與太陽光的分布密切相關。在很多地區，太陽光分布是不均衡的，而且能夠存儲日間太陽能的系統大多都很昂貴，顯著提高了太陽能的使用成本。

為了找到更廉價的替代方案，史丹福大學的Shanhui Fan等設計了一種夜間發電新技術。該技術利用空氣中吸收的熱量，以及低溫空間的輻射冷卻效應產生的溫差來發電。新技術藉助屋頂設備，在不需要電池或其他外部能源的情況下，每平方米可產生2.2瓦的功率。這大約是已報導值的120倍，足以驅動模塊式傳感器。論文第一作者Lingling Fan說：「我們正在努力開發高性能、可持續的照明發電系統，以便為所有人提供可靠的低成本照明能源。模塊化能源系統也能為其他應用中的離網傳感器供電，以及將汽車廢熱轉化為可用能量。」

熱電發電機是充分利用輻射冷卻發電最有效的方案之一。這些設備藉助熱電材料，將熱源和輻射冷卻器之間的溫差轉化成了電壓。在這項新工作中，研究人員對熱電發電的每一步都進行了優化，以最大限度地利用屋頂設備在夜間發電。他們改進了能量收集裝置，使更多熱量從周圍空氣中流入系統；加入了新的商用熱電材料，提高了設備的能源利用效率；建立了熱損失與熱電轉換的最佳平衡點。研究人員Wei Li說：「選擇性發射器是最重要的創新點之一，它被安裝在設備的『冷側』。這優化了輻射冷卻過程，使發電機能更有效地消除餘熱。」

此外，研究人員還通過計算機建模對系統進行了模擬演示。模型忠實地重現了之前的實驗結果，並揭示了系統可以達到的最大熱電轉換效率。目前，研究人員正在研究發電系統的日夜運行情況，以擴展系統的實際應用性。

編譯：雷鑫宇 審稿：alone 責編：Max

期刊來源：《光學快報》

期刊編號：1094-4087

原文連結：https://phys.org/news/2020-08-efficient-low-cost-power-night.html

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