麻省理工学院的一个研究小组开发了一种称为热谐振器的器件, 该器件可以在一天中利用逐渐变化的环境温度变化产生电力. 科学家们多年来一直在试验如何利用温度波动作为能源来源. 这些设备中的大多数都以热电原理工作, 这意味着它们利用材料两侧的温差来产生电力. 随着热量从较热侧流向较冷侧, 电荷载流子与其一起流动并产生电压差, 从而在该过程中发电.
但是, 在所有这些应用中, 温差都需要相当大. 现在, 新技术在更长的时间段内逐渐发生更多的逐渐波动, 使其能够在一天中随着温度的自然变化而工作. 这被称为热电效应. 该研究的作者之一迈克尔·斯特拉诺说: '我们基本上是用整块布来发明这个概念的. '我们制造出了第一个热谐振器, 它可以放置在桌子上, 从没有什么东西的地方产生能量, 我们一直被所有不同频率的温度波动所包围, 这些都是尚未开发的能源. '
热共振器的有源部件是一种由铜或镍制成的泡沫, 注入相变蜡 (称为十八烷) , 该蜡在某些温度下液化并固化. 泡沫混合物被涂覆在一层石墨烯中, 这是一种优秀的热导体. 总而言之, 这种材料的特定组合使该器件具有非常高的热膨胀性, 这意味着它可以有效地将热量吸收并释放到周围环境中.
基本上, 热量在设备的一侧被捕获, 并缓慢地通过材料辐射到另一侧, 并存储在中间的相变材料中. 由于材料的一面总是比另一面冷, 所以热量会在试图建立平衡时不断前后移动. 然后可以使用常规热电系统收集这种能量. 研究人员在16天内测试了这种材料的一个样本. 在那段时间内, 每天的温度波动高达10℃ (18°F) , 系统能够接通电源, 产生350毫伏的电压和1.3毫瓦的功率. 它的性能超过了规格相同的热释电材料.
研究人员表示, 该系统足以运行低功耗, 远程传感器和设备, 无需担心电池. 而且由于它利用了环境温度的波动, 它不受太阳能或风能等元素的束缚.
