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美国研发火柴盒大小设备可将汽车-家中的废热转变成电力

美国研发火柴盒大小设备可将汽车/家中的废热转变成电力

据国外媒体报道,宾夕法尼亚州立大学的一组科学家称,他们已经开发出一种火柴盒大小的装置,可以将家庭、办公室和汽车中的废热转化为环保能源。

(资料来源:宾夕法尼亚州立大学)

宾夕法尼亚州立大学研究副总裁兼材料科学与工程教授沙尚克·普里亚(Shashank Priya)说:“我们可以利用周围的废热资源,比如家里热水管道中的热量。”在正常情况下,这些管道释放的热量会消失在大气中。现在,我们可以收集一些废热,并将其转化为有用的电能。”

科学家说热电装置可以可靠地将热量转化为电能,但是这种技术在实际环境中效率很低。他们开发的新模块实现了以前只有在实验室环境中才能实现的高效率。

当这样的模块被放置在热源附近时,电子将从热侧移动到冷侧,从而产生电流。科学家表示,该设备没有运动部件,不会产生化学反应或排放,是一种有前途的清洁能源。这项技术还可以取代含有氢氟碳化合物的空空调设备,因为氢氟碳化合物是一种强有力的温室气体。科学家说,如果给这种设备供电,它们会变冷,并将湿气凝结成冰。

与放置在热水管道附近的商用模块相比,这种模块产生的功率高28%,功率密度(每单位热电材料产生的功率)高162%。

Ravi Anant Kishore是国家可再生能源实验室的一名工程师,也是该研究的作者之一,他说:“这种独特设计的热电发电机使用了商用模块中一半的热电材料,因此它更便宜、更轻。”此外,这种模块还可以很容易地部署在人体内,以捕获人体的热量,从而为可穿戴设备和可植入设备持续供电。”

研究人员已经证明了临界传热系数的存在,即在给定的温差下热电表面与热源或环境空气体之间单位面积的传热系数,它可以用来优化使用不同热源的设备。这种设备类似于一排腿并排的小桌子。科学家说,改变腿的尺寸(长宽比)和腿之间的间隙(填充比)可以改变设备的性能。

科学家还发现,传热系统中存在一个临界点,即一侧需要更高的纵横比和更低的填充比,而另一侧需要更高的填充比和更低的纵横比。科学家表示,这些发现为R&D模块提供了具体的设计标准,并将对技术部署产生革命性的影响。

科学家们还开发出了在不同温度范围内工作最佳的材料。研究人员表示,堆叠多层模块,每个模块都针对不同的温度范围进行了优化,有助于提高效率。此外,科学家们用原材料制作了模块的各个方面,并考虑了设计中使用的所有组件,包括焊接和钎焊中使用的组件。