不论是电子设备还是汽车、工业机械,使用过程中产生的废热一直是个问题,可能因此损坏零件或致使效率降低。加州大学伯克利分校工程师现在开发出一种纳米薄膜,可与各种废热源结合,将多余废热转化为可用能量,减少能源浪费。

当你用手机或计算机在浏览网络新闻时,这些电子产品正在产生大量废热,之前就有数据估计,光是一台 E 级超级计算机就可以耗用一个燃煤电厂 10% 电力,而其中大部分能量最后都会浪费掉。

但目前普遍的能源回收系统一般根据热电原理运作,温差要求较高。

那我们试着将热能转换成可用能源?这不是什么新想法,《Forbes》报导,事实上在法拉第发明电磁旋转机器(今天电动机的雏型)时期,科学家就认知到可以利用温度梯度(temperature gradient)将热能转换为电能,像 JikoPower 这种以材料两侧温差来产生电力的设备就非常适用。

不幸的是,大部分废热温度都低于 100℃,利用上有些限制,需要高导电率但低导热率的材料辅助,而这不是太容易办到的组合。

加州大学伯克利分校材料科学与工程学副教授 Lane Martin 领导的团队现在采用不同方法,开发出可从热电转换过程中收集废热并转化成电力的纳米材质薄膜,能够回收低于100摄氏度以下的废热,研究发表在《自然-材料(Nature Materials)》期刊上。

研究论文高级作者Lane Martin称“我们都希望寻找新型能源,但如何更好地利用已有能量也是非常必要的。这些薄膜可以帮助我们从日常能源中榨取更多的能量。” thin-film-waste-heat-624x341 团队合成了厚度仅 50~100 纳米厚度的薄膜,测量它们从废热中转换产生的电流量与温度,发现薄膜可以实现 1.06J/CM3 能量密度(energy density)、526 W/cm3 功率密度(power density)以及 19% 卡诺效率(Carnot efficiency),种种表现都刷新了热电能量转换记录。

有了这种薄膜,转换废热能将变得更自如。团队下一步准备将薄膜优化成适用特定废热温度的材料,并且正在改进原型设备,最终希望这些薄膜能够为单独系统优化,打造能够高效回收废热并且发电的设备。

本文综合自Technews、cnBeta报道

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