隨時隨地都可以產生能源,麻省理工利用日常溫度變化來發電

作者 | 發布日期 2018 年 02 月 22 日 7:45 | 分類 尖端科技 , 能源科技 follow us in feedly

無論是再生能源還是傳統能源,假如要產生電都得借助太陽、風、化石燃料等外力,但麻省理工突破框架,利用無處不在的空氣,研發一款依靠溫度變化產生電的機器。而有別於以往技術,溫度梯度大才可以發電,新型的技術讓機器可利用自然的溫度變化來產生電能。





利用溫度差來發電並不是件稀奇的事情,透過機器或材料兩側的溫度不同產生的電壓,讓電荷隨著熱量從溫度較高的地方流向另一端,進而產生電能──即是俗稱的熱電原理,目前其發展已小具規模,用於服裝、油漆與烹飪鍋,甚至可以用於工廠與發電廠來回收廢熱,但在這些應用中,溫度差異必須非常大。

而新型的機器名為熱共振器(Thermal Resonator),是基於熱釋電(Pyroelectric)效應,利用外界空氣的變化產生電力,麻省理工化學工程教授 Michael Strano 表示,這個機器體現了「從無到有」的概念,只要把機器隨意安置在一個地方,像是桌子上,就能在無風無光、什麼都沒有的地方產生能量。

Strano 指出,我們一直被不同的溫度變化或波動環繞,但由於變化不顯著、也不知如何應用,我們一直沒有好好的利用空氣中的溫差,因此這是尚未開發能源。而研究團隊利用金屬泡沫、石墨烯和十八烷來製作熱共振器的材料,而這項組合也是至今效果最好的。

研究人員先利用銅或鎳製成金屬泡沫,為了增強其導熱性,在泡沫上在塗抹一層石墨烯,最後再注入隨著特定溫度液化或凝固的相變蠟(像是十八烷),讓材料可在固體和液體之間變化。

簡言之,該材料具有非常高的散熱性,可以有效地將熱量吸收並釋放到環境中。研究學生 Anton Cottril 表示,相變材料可以儲存熱能,而如果相要用熱來產生電,石磨烯可以加速傳導。

在機器設計中,設備的一側會吸收熱量,之後再緩慢移動到另一端,而其中溫差發電可以透過傳統的熱電效應來實現。在 16 天的材料測試中,每天的溫度差高達 10°C,而該機器也能通電,並產生 350 毫伏的電壓和 1.3 毫瓦的功率。

雖然目前的發電功率相對較小,但足以用於遠程感測器或相關設備,且無需擔心電池與電量,更重要的是,它不像太陽能與風能會受到外力影響。這也是他的優勢之一,當其他發電機組無法運作時,熱共振器可以補助其他能源。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:麻省理工