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热电发电机 从寒冷夜收集能量或可为电动汽车等供电

据外媒报道,虽然太阳能电池板非常有效,但是其主要缺点之一是,只会在白天产生能量,因此需要存储多余的能量以备夜间使用。不过现在,美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的工程师们研发出一种原型设备,与太阳能电池板工作原理几乎相反,该设备可以从寒冷的夜空中收集能量,被动为LED灯供电。

该设备的工作遵循热电原理,即通过两个表面的温差而产生电流,最终该原理能够用于帮助制造汽车排气管热电转换装置,为汽车电池充电、为手机充电的野营炊具、以及利用体温给可穿戴设备提供动力的衣物。

此外,该热电装置还利用了一种奇怪的现象 – 辐射冷却(radiative cooling)。地球表面所吸收的太阳热能到了夜晚向天空发射出长波辐射,如果夜间天气清朗、微风及干燥的情况下,地表的温度会快速冷却,而突然降到低温,这就是所谓的“辐射冷却效应”。以前的辐射冷却实验表示该效应能够不使用能源,就让建筑物冷却下来。

因此,UCLA的研究人员结合上述两个原理,打造了热电发电机。该装置由涂成黑色的铝盘制成,由聚苯乙烯外壳包裹,该外壳还包裹着镀铝的聚脂薄膜,可以让里面的空气相对温暖,而铝盘则充当面向天空的寒冷地表。

该热电模块利用铝盘和周围空气之间的温差发电,当连接至一个电压升压转换器和一个小型白色LED灯时,能够产生足够的能量让LED灯发光。

该研究小组在屋顶上连夜测试了该装置,并在6个多小时内测量了该发电机的输出功率,发现每平方米可产生高达25毫瓦的电能,虽然能量不是很大,而且产生的能量与同样大小的太阳能电池相比,要少得多,但是也足以为一个LED灯供电。而且研究人员表示,很容易就可以将其电能提升至每平方米0.5瓦。

理想情况下,该种热电发电机可以与太阳能电池板一同使用,因而两个系统就可以昼夜不停地收集周围的能量。(文中图片来自UCLA)

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