麻省理工學院的一個研究小組開發了一種稱為熱諧振器的器件, 該器件可以在一天中利用逐漸變化的環境溫度變化產生電力. 科學家們多年來一直在試驗如何利用溫度波動作為能源來源. 這些設備中的大多數都以熱電原理工作, 這意味著它們利用材料兩側的溫差來產生電力. 隨著熱量從較熱側流向較冷側, 電荷載流子與其一起流動併產生電壓差, 從而在該過程中發電.
但是, 在所有這些應用中, 溫差都需要相當大. 現在, 新技術在更長的時間段內逐漸發生更多的逐漸波動, 使其能夠在一天中隨著溫度的自然變化而工作. 這被稱為熱電效應. 該研究的作者之一邁克爾·斯特拉諾說: '我們基本上是用整塊布來發明這個概念的. '我們製造出了第一個熱諧振器, 它可以放置在桌子上, 從沒有什麼東西的地方產生能量, 我們一直被所有不同頻率的溫度波動所包圍, 這些都是尚未開發的能源. '
熱共振器的有源部件是一種由銅或鎳製成的泡沫, 注入相變蠟 (稱為十八烷) , 該蠟在某些溫度下液化並固化. 泡沫混合物被塗覆在一層石墨烯中, 這是一種優秀的熱導體. 總而言之, 這種材料的特定組合使該器件具有非常高的熱膨脹性, 這意味著它可以有效地將熱量吸收並釋放到周圍環境中.
基本上, 熱量在設備的一側被捕獲, 並緩慢地通過材料輻射到另一側, 並存儲在中間的相變材料中. 由於材料的一面總是比另一面冷, 所以熱量會在試圖建立平衡時不斷前後移動. 然後可以使用常規熱電系統收集這種能量. 研究人員在16天內測試了這種材料的一個樣本. 在那段時間內, 每天的溫度波動高達10℃ (18°F) , 系統能夠接通電源, 產生350毫伏的電壓和1.3毫瓦的功率. 它的性能超過了規格相同的熱釋電材料.
研究人員表示, 該系統足以運行低功耗, 遠程感測器和設備, 無需擔心電池. 而且由於它利用了環境溫度的波動, 它不受太陽能或風能等元素的束縛.
