不浪費低溫廢熱,新型奈米薄膜回收發電

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 18 日 16:57 | 分類 奈米 , 尖端科技 , 材料 follow us in feedly

不論是電子設備還是汽車、工業機械,使用過程中產生的廢熱一直是個問題,可能因此損壞零件或致使效率降低。加州大學柏克萊分校工程師現在開發出一種奈米薄膜,可與各種廢熱源結合,將多餘廢熱轉化為可用能量,減少能源浪費。



當你用手機或電腦在瀏覽網路新聞時,這些電子產品正在產生大量廢熱,之前就有數據估計,光是一台 E 級超級電腦就可以耗用一個燃煤電廠 10% 電力,而其中大部分能量最後都會浪費掉;工研院網站也指出,2012 年台灣國內工業部門排放的中低溫廢熱能量就超過 30GW,若能利用中低溫餘熱回收發電技術,發電量可達 0.73GW。

那我們試著將熱能轉換成可用能源?這不是什麼新想法,《Forbes》報導,事實上在法拉第發明電磁旋轉機器(今天電動機的雛型)時期,科學家就認知到可以利用溫度梯度(temperature gradient)將熱能轉換為電能,像 JikoPower 這種以材料兩側溫差來產生電力的設備就非常適用。

不幸的是,大部分廢熱溫度都低於 100℃,利用上有些限制,需要高導電率但低導熱率的材料輔助,而這不是太容易辦到的組合。

加州大學柏克萊分校材料科學與工程學副教授 Lane Martin 領導的團隊現在採用不同方法,開發出可從熱電轉換過程中收集廢熱並轉化成電力的奈米材質薄膜,研究發表在《自然-材料(Nature Materials)》期刊上。

團隊合成了厚度僅 50~100 奈米的薄膜,測量它們從廢熱中轉換產生的電流量與溫度,發現薄膜可以實現 1.06J/CM 能量密度(energy density)、526 W/cm功率密度(power density)以及 19% 卡諾效率(Carnot efficiency),種種表現都刷新了熱電能量轉換記錄。

有了這種薄膜,轉換廢熱能將變得更自如,團隊下一步準備將薄膜優化成適用特定廢熱溫度的材料。

(首圖來源:加州大學柏克萊分校