麻省專家實現溫差發電，只要地球不停止自轉，就能獲取無窮電力？

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利用空氣環境溫差發電素來被認為是「民科」的代名詞，但卻有著極大的發展前景與廣泛的應用價值。近日，來自美國麻省理工學院的科學家們就開創性地研發出一種「熱諧振器」裝置，可通過空氣溫差來源源不斷地獲取電力。有人戲稱，只要地球不停止自轉，電能就永遠不會枯竭！

傳統的裝置大都利用熱電原理工作。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。「熱諧振器」對傳統的熱電發電機進行了大幅改進，它使用一種特殊的材料，可以保證緩慢的熱輻射，所以僅需處在存在溫差變化的環境中即可保證材料兩側存在溫度差。這項研究成果發表在《Nature Communications》上。

通常，若熱量傳播速度過快，則不利於能量的儲存。「熱諧振器」中的這種材料具有強熱量滲透性，即可控制並保證熱量在材料內部中傳播速度以及熱量儲存的有效性。它由一種被塗覆在石墨烯表面的銅鎳金屬泡沫製成，再注入十八烷（相變臘）以形成一種優良的熱電導體。這使得材料具有非常高的熱膨脹性，可以儲存並釋放大量熱量。

在運作時，環境熱量通過裝置一側被捕獲，並通過強熱量滲透性材料緩慢輻射到另一側，並高效存儲在相變材料中。由於熱量傳播具有高延遲性，材料兩側總存在一個較大的溫差，所以熱量會趨於建立平衡並左右移動，從而得到發電所需的差速。

在MIT研究人員的初始測試中，24h的環境溫度波動高達10°C，熱諧振器最高可產生350mV的電壓和1.3mW的功率，其性能遠超同規格的熱釋電材料。此外，裝置還可用於支持原創感測器等低功率設備，這樣就無需擔心電池問題。

不過，此裝置還存在較大的局限性，僅支持對遠程感測器等不需要太大電量的工具進行充電。雖然這種方法暫無法適用於家庭用電，但無疑使從「虛無」的空氣中獲取電力成為可能，更新增了一個極具特色的清潔能源替代方案。

文/朱張航宇

參考文獻：Ultra-high thermal effusivity materials for resonant ambient thermal energy harvesting, Nature Communications, volume 9, Article number: 664 (2018).

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