热谐振器通过每日空气的温度循环产生电能

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热共振器气象站位于MIT建筑物的屋顶上,通过温度波动来发电


能量无处不在,我们只需要弄清楚如何利用它。现在,麻省理工学院的一个团队开发了一种称为热谐振器的设备,该设备可以通过利用一天中逐渐变化的环境温度从稀薄的空气中抽出电能。多年来,科学家们一直在尝试使用温度波动作为能源的方法。这些设备中的大多数都基于热电原理工作,这意味着它们通过利用材料两侧之间的温差来发电。当热量从较热的一侧传到较冷的一侧时,载流子随之流动并产生电压差,从而在此过程中产生电能。

先前的工作已将热电效应应用于衣物油漆炊具,这些材料最终可能会内置到工厂和发电厂中以回收废热但是,在所有这些应用中,温度差都必须非常大。这项新技术可以在更长的时间内逐渐产生更大的波动,从而使其能够适应全天的自然温度变化。这称为热电效应。

该研究的合著者迈克尔·斯特拉诺说:“我们基本上是从整体上发明了这个概念。” “我们已经建造了第一个热谐振器。它可以放在桌子上,从似乎没有的东西中产生能量。我们一直被所有不同频率的温度波动所包围。这些都是未被开发的能源”。

热谐振器中充满了一种能吸收热量的材料,并通过一天中的温差发电

热谐振器中充满了一种能吸收热量的材料,并通过一天中的温差发电

热谐振器的活性成分是由铜或镍制成的泡沫,其中注入了称为十八烷的相变蜡,该蜡会在一定温度下液化并凝固。泡沫混合物涂在石墨烯层上,石墨烯是极好的导热体。总而言之,这种特定的材料组合使该设备具有很高的热发射率,这意味着它可以有效地吸收周围的热量并将热量释放到周围。

本质上,热量在设备的一侧被捕获,然后缓慢地通过材料散发到另一侧,并被存储在中间的相变材料中。由于材料的一侧总是比另一侧更冷,因此热量在试图建立平衡时会不断地来回运动。然后可以使用常规的热电系统收集该能量。

研究人员在16天内测试了该材料的样品。在这段时间内,每天的温度波动高达10°C(18°F),该系统能够利用它产生350毫伏的电势和1.3毫瓦的功率。它设法超过了相同尺寸的常规热释电材料。

它的输出可能相对适中,但是研究人员说,该系统足以运行低功率,远程传感器和设备,而无需担心电池。而且,由于它利用了环境温度的波动,因此它不受太阳能或风能等因素的影响。

研究人员说,这一优势可能是关键。在其他发电机无法运行时能够工作将使热谐振器成为“正交能源”网络的重要组成部分,在某些条件不合适的情况下,它们可以协同工作并相互支持。

这项研究发表在“ 自然通讯 ”杂志


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