英媒:新型熱電發電機可將溫差轉化為電力

2020-12-06 參考消息

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。在這些社區,廉價的太陽能電池越來越多地被用於為電燈、手機和家用電器供電,但它們只在白天工作。

現在,美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的阿斯沃斯·拉曼及其同事發明了一種利用熱電效應在夜間發電的裝置。熱電效應使得溫差能被轉化為電力。

傳統上,熱電裝置的使用者利用工廠和汽車尾氣產生的廢熱與溫度較低的周圍空氣的溫差來提取電力。

拉曼的研究團隊採取了不同的方法。他們利用一種被稱為「輻射天空冷卻」的機制製造出了溫差,這種機制會導致面向天空的表面在將熱量自然輻射到天空中時溫度變得比周圍的空氣更低。例如,這一現象解釋了為什麼即使氣溫在零度以上,草葉上也會形成霜。

研究人員製造了一個聚苯乙烯盒,在盒子外部朝上的一面放置一塊黑色圓盤,在盒子內放置一塊鋁。根據設計目標,黑色圓盤通過向天空散熱來降溫,而鋁塊則通過吸收來自夜晚空氣的熱量來升溫。這兩樣東西被連接到一個將溫差轉化為電力的商用熱電發電機上。

在一個深夜溫度為1攝氏度的晴朗夜晚,研究團隊在加利福尼亞州史丹福大學的一處屋頂上對該系統進行了測試。它產生了每平方米25毫瓦的能量。這足以啟動LED燈。

拉曼說:「若能改進熱能工藝,同時在夜晚空氣溫度更高的更炎熱氣候條件下運行,其能量輸出很可能提高19倍。」他說,這將足以為照明設備供電或為手機充電,但不足以為電爐灶供電。

拉曼說,組裝該系統的總成本不到30美元,這使得它與其他夜間離網供電的技術——例如白天儲存太陽能、夜間供電的電池——相比具有競爭力。

報導稱,熱電發電機通常含有像碲化鉛和碲化鉍這樣的有毒物質。但拉曼說,如果包裝得當,這種夜間設備應該可以安全使用20年或更長時間。他說:「一個重要原因是,與其他熱電產品相比,我們在溫度相對較低的環境中運行這種設備。」

相關焦點

  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 人類為什麼不製造直接將熱轉化為電的發電機?
    1831年,他作出了關於電力場的關鍵性突破,發明了人類歷史上第一臺發電機,永遠改變了人類文明由於他在電磁學方面做出了偉大貢獻,被稱為「電學之父」和「交流電之父」。最初的發電機是根據電磁感應原理製成的,將動能直接轉化為電能。
  • 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。
  • 原子級薄度的納米線:更高效地將熱量轉化為電力!
    導讀近日,英國華威大學的一項最新研究表明,採用一種如同原子一般薄的一維納米材料,可以將廢熱更高效地轉化為電力,從而為生成可持續的能源開闢了一條新途徑背景熱電材料,可以採集廢熱並將其轉化為電力,是一種非常受歡迎的、環境友好的可再生能源。
  • 溫差發電技術越來越成熟:能為手機充電?
    近日,麻省理工學院的科學家研發出了一種工具,能夠將這種溫差轉換為電能,未來或將為傳感器或者通訊設備充電!這一效應的發現,為測溫熱電偶、溫差發電和溫差電傳感器的製作奠定了基礎。   溫差電技術研究始於 20 世紀 40 年代,於 20 世紀 60 年代達到高峰,並成功地在太空飛行器上實現了長時發電。   當時美國能源部的空間與防禦動力系統辦公室給出鑑定稱,「溫差發電已被證明為性能可靠、維修少、可在極端惡劣環境下長時間工作的動力技術」。
  • 溫差發電技術越來越接地氣了,以後能為手機充電!
    近日,麻省理工學院的科學家研發出了一種工具,能夠將這種溫差轉換為電能,未來或將為傳感器或者通訊設備充電!這一效應的發現,為測溫熱電偶、溫差發電和溫差電傳感器的製作奠定了基礎。溫差電技術研究始於 20 世紀 40 年代,於 20 世紀 60 年代達到高峰,並成功地在太空飛行器上實現了長時發電。當時美國能源部的空間與防禦動力系統辦公室給出鑑定稱,「溫差發電已被證明為性能可靠、維修少、可在極端惡劣環境下長時間工作的動力技術」。
  • 熱電發電新方法:用鉛筆和紙,簡單又便宜!
    導讀近日,德國海姆霍茲柏林材料所(HZB)教授 Norbert Nickel 領導的科研團隊研發出一種簡單的方法,利用鉛筆和紙張,將熱量轉化為電力。然而通過熱電效應,我們可以將一部分的餘熱轉化為電能。2)美國喬治亞理工學院研究人員採用柔性導電聚合物和紙張上印刷的新型導電圖案,開發出一種概念驗證階段的可穿戴熱電發電機。該熱電發電機能採集人體熱量,為測量心率、呼吸和其他生理指標的生物傳感器供電。
  • 這種裝置可在夜晚利用溫差發電 以作為太陽能和儲能的補充
    據了解,全世界仍有超過17億人沒有可靠的電力供應。目前很多無電地區開始利用太陽能發電,而儲能裝置也為夜晚的供電起到了一定的保障。該裝置被稱為熱傳導發電機(thermoelectric generator),通過塞貝克效應(Seebeck effect),利用兩塊金屬板之間的溫差發電。溫差越大,產生的功率越大。我們已經將這項技術用來轉化工業機械和汽車發動機等來源的廢熱。而這項新研究採用了同樣的技術來控制兩種空氣之間的溫差。這種設備如何實現?
  • 淺談溫差發電技術
    如果能對設備廢熱加以利用,既可產生新的可用能源,又可實現材料熱防護的優化。熱電轉換技術是指將熱能直接或間接轉換為電能的技術,可以為改善材料表面溫度、補設備電能提供可能的途徑。本文對比了直接循環類和溫差發電熱電轉換技術,對溫差發電技術應用前景進行了分析。
  • 利用溫差發電,以後還能為手機充電!
    這一效應的發現,為測溫熱電偶、溫差發電和溫差電傳感器的製作奠定了基礎。近幾年來,溫差發電機不僅在軍事和高科技方面,而且在民用方面也表現出了良好的應用前景。將兩種不同類型的熱電轉換材料N和P的一端結合併將其置於高溫狀態,另一端開路並給以低溫時,由於高溫端的熱激發作用較強,空穴和電子濃度也比低溫端高,在這種載流子濃度梯度的驅動下,空穴和電子向低溫端擴散,從而在低溫開路端形成電勢差。
  • 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
    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。
  • 在強磁場作用下,新材料顯著提升熱電轉化效率!
    ,讓我們大膽想像一下未來:熱電材料製成的自供電的可穿戴設備,將利用人體熱量發電;熱電材料製成的烹飪鍋可以採集炒菜時產生的廢熱,為智慧型手機充電;熱電材料還可以採集電動汽車發動機的熱量,為電動汽車提供一部分電力;還有,熱電材料也可以應用於飛機,利用機艙內外的溫差,為飛機提供更多的電力;同樣,電廠也可以利用熱電材料,回收利用部分的廢熱用於發電。
  • 室溫下的熱電發電:為時不遠?
    導讀近日,日本大阪大學的研究人員與日立公司合作開發出一種新型無毒的熱電材料,並在室溫條件下,提高了功率因素。這項研究成果將幫助熱電材料突破高溫限制,應用於更廣泛的領域。例如,它可製作成首飾,利用人體熱量為植入式醫療設備例如:血糖監測或者心臟監測設備供電;也可以應用於烹飪鍋,利用它產生的熱量為智慧型手機充電;或者應用於電動汽車,將發動機的熱量轉化為電力;還可以應用於飛機,利用機艙和外部冷空氣的溫差,產生更多的能量;最後,電廠也可以使用這種材料,從浪費的熱量中獲取更多的電力。
  • 英媒:新技術可在室溫下將二氧化碳轉化為固體碳顆粒
    參考消息網3月9日報導英媒稱,研究人員利用液態金屬將二氧化碳轉化為固體「煤」。這是世界首次取得的突破,很可能改變我們碳捕獲和儲存的方式。目前的碳捕獲和儲存技術著重於將二氧化碳壓縮為液體形式,並將其運送到合適的地方並注入地下。但工程方面的挑戰、圍繞經濟可行性的問題以及對儲存場所可能發生洩漏的環境擔憂阻礙了相關計劃的實施。RMIT研究員託爾本·戴內克博士說,將二氧化碳轉化為固體可能是一種較為可持續的方法。
  • 印度理工學院研新熱電材料 有效將廢熱轉化為電能
    蓋世汽車訊 據外媒報導,印度理工學院(the Indian Institute of Technology,IIT)曼迪校區的研究人員正在研發新型熱電材料,以有效將熱能轉化為電能。
  • 新型可穿戴溫差發電裝置 沒電就用體溫造
    (原標題:新型可穿戴溫差發電裝置 沒電就用體溫造)
  • 新型材料面世有望推動熱電產業化
    科技日報訊 (通訊員葛玲玲 李玉勝 記者張曄)近日,南京理工大學唐國棟副教授課題組製備出一種新型的熱電材料——硒化錫—硒化鉛相分離塊體,具有製備工藝更簡單,機械性能更穩定,生產成本更低,便於規模化生產應用,熱電優值(ZT值)高等優點。該研究成果發表在國際頂尖期刊《美國化學協會期刊》上。
  • 華中科大楊榮貴教授團隊在柔性熱電器件研究取得重大進展
    方面的最新研究論文《可自我修復,可回收和樂高式模塊化的高性能可穿戴熱電發電機》(High-performance wearable thermoelectric generator with self-healing, recycling, and Lego-like reconfiguring capabilities