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美國研發火柴盒大小設備 可將汽車/家中的廢熱轉變成電力

蓋世汽車訊 據外媒報導,美國賓夕法尼亞州立大學( Pennsylva年 State University)的一組科學家表示,他們研發了一種火柴盒大小的設備,能夠將家中、辦公室中以及汽車裡的廢熱轉變成一種環保的電力來源。

(圖片來源:賓夕法尼亞州立大學)

賓夕法尼亞州立大學研究副校長兼材料科學和工程系教授Shashank Priya表示:“我們能夠利用周圍的廢熱資源,如家中熱水管中的熱量。在正常情況下,從此類管道中釋放出來的熱量都消失到了大氣中。現在,我們能夠捕獲一些廢熱,並將其轉化為有用的電力。”

科學家們表示,熱電裝置能夠可靠地將熱量轉化為電力,但是該項技術在現實環境中效率低下。他們研發的新模塊實現了以前只在實驗室環境中才能達到的高效率。

當此類模塊被放置在熱源附近時,電子會從熱的一邊移到冷的一邊,由此產生電流。科學家表示,該裝置沒有活動部件,不會產生化學反應或排放,是一種很有發展前景的清潔能源。該項技術還能夠替代含有氫氟烴的空調裝置,因為氫氟烴是一種強效的溫室氣體。科學家們表示,如果給此類設備供電,它們就會變冷,並將濕氣凝結成冰。

與置於熱水管線附近的商用模塊相比,此類模塊產生的電力高出28%,功率密度(每部門熱電材料所產生的功率)高162%。

美國國家可再生能源實驗室的工程師兼該研究的合著者Ravi Anant Kishore表示:“此種設計獨特的熱電發電機所用的熱電材料是商用模塊的一半,因此價格更便宜、重量也更輕。此外,此類模塊也可以方便地部署在人體,以捕獲身體的熱量,從而為可穿戴設備和植入式設備持續提供動力。”

研究人員證明了臨界傳熱系數的存在,即在給定溫差下,熱電表面與熱源或環境空氣之間部門面積的傳熱系數,可用於優化利用不同熱源的設備。此類設備與一排兩腿並排擺放的小桌子類似,科學家們表示,改變腿的尺寸(寬高比),以及腿之間的間隙(填充率),都可以改變該設備的性能。

科學家們還發現,傳熱系統中有一個臨界點,即一邊需要更高的寬高比和較低填充率,另一邊需要更高的填充率和較低的寬高比。科學家們表示,此類發現為研發模塊提供具體的設計標準,以及對技術的部署將產生變革性的影響。

科學家們還研發了能夠在不同溫度範圍內工作性能達到最佳的材料。研究人員表示,將多層模塊堆疊起來,每個模塊都針對不同的溫度範圍進行優化,有助於提高效率。此外,科學家們還利用原材料製造了模塊的各個方面,並考慮到了設計中使用的所有組件,包括焊接和釺焊所用到的組件。

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