美大学正研究可利用昼夜温差发的电热传导发电机

据了解，全世界仍有超过17亿人没有可靠的电力供应。目前很多无电地区开始利用太阳能发电，而储能装置也为夜晚的供电起到了一定的保障。但仅仅在白天发电还不够，斯坦福大学和加州大学洛杉矶分校的研究人员正在研究一项技术，该技术可以帮助装置在夜晚发电，他们认为这种夜晚发电的技术或许能在未来扮演重要的角色。

这项技术本身并没有多么新型，事实上，它的原理来自于近200年前。该装置被称为热传导发电机（thermoelectric generator），通过塞贝克效应（Seebeck effect），利用两块金属板之间的温差发电。温差越大，产生的功率越大。

我们已经将这项技术用来转化工业机械和汽车发动机等来源的废热。而这项新研究采用了同样的技术来控制两种空气之间的温差。

这种设备如何实现？研究人员制造了一个设备，该设备由两个“盘子”相互叠在一起。顶板面向夜空的冷空气，而底板则面向地面，被封闭在相对温暖的空气中。热总是辐射到较冷的环境，环境越冷，热的辐射越快。因为外界开放的夜空比底板的封闭空气更冷，所以顶板比底板散热更快。这就产生了两个盘子之间的温差。在这项研究中，温差在4到5℃之间。

在两种不同的温度下，热开始从较热的底板传到较冷的顶板，这种装置便是利用热的流动来发电。但在这么小的温差下，能产生的电力是有限的。研究者的设备仅有25 MW／㎡的电，能够满足一个小的LED阅读灯。相比之下，一块同样大小的太阳能电池板足以支持三台32英寸的LED电视，后者相当于前者这是4000倍的功率。

更大的潜力

其实，该装备在更干燥的气候条件下表现得更好。因为在较湿润的气候下，空气中的水分容易凝结在朝下的底板上，使底板的温度其冷却，并减小与顶板间的温差。而如果是在干旱的地中海地区，该设备的发电量是在美国的20倍。

该设备本身也能够进行改进。例如，可以给设备涂上涂层，使设备表面低于周围环境的温度，这样晚上就会更冷。他们也可以使用瓦楞纸板来代替平板，更有效地捕捉和发射辐射。这些技术的升级可以提高10倍的电力输出。

随着日常技术效率的不断提高，热分子装置不久将在为社会提供动力方面发挥重要作用。通过连接安装在房屋墙壁上的一系列热传导发电机，可以显著减轻房屋的能源负荷。这种方法是可行的，因为这项技术可以大规模生产并以足够低的价格出售，从而为无电地区或者是电力价格昂贵的地区提供另一种可行的能源。

当然，热电设备不太可能取代太阳能发电的和储能电池地位。因为如今电池的成本只有10年前的四分之一，而带有电池存储功能的太阳能系统已经成为满足家庭和工业能源需求的廉价方式。但是，这项技术可以作为太阳能和电池储能的辅助和补充，可以在电池故障时为离网生活的人提供重要的备用能源。比如在十分寒冷的夜晚，如果电力出了问题，那些使用热电设备来加热的人至少会觉得庆幸。
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