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从严寒的夜空获取电能——跨越200年的热传导技术

文章标签:技术太阳能热能美好一直在身边家用电器   文章来源:中国传统文化   发布时间:2020-01-22 07:14:52

时至今日,全世界仍有17多亿人没有稳定的电力毗连。而对于他们大多数而言,只要太阳依旧发光发烧,那么太阳能是潜藏的能量泉源,也是他们的救星。

在夜晚储存备用太阳能的技术正在革新。但如果我们能从严寒的夜空中直接获取电能呢?斯坦福大学和加州大学洛杉矶分校的研究人员正在举行与此相关的研究。即便不能指望这项技术在夜间完全取代太阳能,但在未来的能源需求中,它也可能至关重要。

这项技术自己并非最新发现——事实上,近200年前,它背后的原理就已经被人知晓。这项技术的焦点是热传导发电机,凭据塞贝克效应,该装置可使用两块金属板之间的温差发电。温差越大,发生的功率越大。

(图源:百度百科)

现在,这项技术已用于转化工业机械和汽车发念头发生的废热。而在上述的这项新研究中,研究人员接纳了同样的技术来控制空气和地表之间的温差。

该设备的两个铝盘相互叠在一起。顶板面向夜空下流动的冷空气,而底板则面向地面,被关闭在相对温暖的空气中。热能总是传导至温度更低之处,情况越冷,热传导越快。因为空气在开放的夜空下,比在关闭情况中更冷,所以顶板比底板散热更快。这就导致两板发生温差——凭据这项研究,两板之间温差约为4到5摄氏度。

(图源:盖世汽车)

随后,在差别的温度下,热能也开始从较热的底板再传导至较冷的顶板。该装置使用热能的流动,就可以实现发电。

可是,在这么小的温差下,发生的电能很有限。研究者使用的设备,每平方米仅生产25毫瓦电——相当于只能一个小LED阅读灯供能。相比之下,一块同样巨细的太阳能电池板却足以支持三台32英寸的LED电视,发生电能是该发电机的4000倍。

(图源:盖世汽车)

更大的潜力

研究人员发现,在更干燥的气候条件下,该设备事情效率更高。这是因为在较湿润的气候条件下,空气中的水分全都市凝聚在朝下的底板上,使其冷却,导致板间温差减小,发电功率降低到。而在干旱地域,如地中海地域,该设备的发电量是在美国的20倍。

(研究人员使用该设备在严寒的夜晚为小灯供能)

该设备自己也另有待革新。例如,制造商可以两块铝盘上一层涂层,使设备外貌在白昼到达低于周围情况的温度,这样晚上就会更冷。他们也可以使用瓦楞纸板来取代平板,这样能更有效地捕捉和发射热能。像这样可行的技术升级可以提高近10倍的电力输出。

随着日常技术效率的不停提高,热电设备将在不久的未来起重要作用。我的同事正在开发家用电器毗连网络,和家用电器互联,即所谓的物联网,该网所需功率仅为1.5瓦特每平方米,一台革新后的设备可在干燥的情况条件下为此提供稳定的电能。

(与热电发电机相比,太阳能电池板发生的电能要多得多。)


安装在衡宇墙壁上的一系列热电发电机,可以通过毗连大大减轻衡宇的能源负荷。批量生产热传导发电机并不难,而且生产后低价出售,就可以为一些因能源不足,无法毗连到电网的地域提供可用的能源。

固然,热电设备不太可能取代电池作为太阳能的替代品。如今,电池的成本是10年前的四分之一,而带有电池存储功效的太阳能系统已经广泛用于小型家庭和工业能源需求。可是,作为太阳能和电池储存备用能源增补泉源,在电池故障或电池板损坏时为那些离网生活的人提供重要的备用能源,这一技术十分有用。在最严寒的夜晚,如果别无他法,那些使用热传导设备来加热的人,至少要谢谢夜晚的冷空气。


参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. 我还二不二- inverse- Jeff Kettle

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