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. 加州大学柏克莱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.
当你用手机或电脑在浏览网络新闻时, 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 级超级电脑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.
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.
加州大学柏克莱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, 研究发布在《自然-材料(Nature Materials)》期刊上.
团队合成了厚度仅 50~ 100 纳米的薄膜, 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.
