打破能源問題中的「第22條軍規」困境

全球的能源狀況正面臨「第22條軍規」一樣的困境：隨著世界變得越來越熱，人們不得不使用空調；如果人們使用空調，世界就會變得越來越熱。

看起來似乎無法衝出這種令人沮喪，毫無贏面的黯淡前景，但是現在有了一道希望的曙光：美國和中國的科學家開發出了一項新技術，可以照亮眼前的黑暗——光線射向的不僅是黑暗，而是冷酷空虛無窮無盡的宇宙。

斯坦福大學的研究人員發明了一種新型的太陽能電池板技術，它不僅可以收集來自太陽的光線並將其轉化為電能(就像正經的電池板)，同時還可以將多餘的熱量傳輸到太空。

「我們建造了世界上第一台能夠同時發電和製冷的設備，它能轉化兩種不同特性的光線。」電氣工程教授范汕洄(Shanhui Fan)說。

范所說的原理被稱為輻射冷卻，世界上的物體——任何物體，包括建築物，甚至你自己的身體——都在無時無刻地以紅外光的形式發出熱量。

通過熱輻射降溫，似乎是解決全球均溫升高問題的一劑良藥，但這裡有一個問題：輻射出來的熱量仍然停留在大氣層中。

「大氣層就像是包裹住地球的大毯子」，研究人員之一，曾就職於斯坦福大學、現任中國東南大學教授的陳振對媒體介紹說，「毯子阻擋了熱量從地球傳播到寒冷的宇宙中。但是如果你繼續以這種方式思考下去的話，那麼只要在毯子上弄出一個"洞"，熱量就可以散射到外太空。」

研究人員開發的原型設備是將輻射冷卻裝置與傳統太陽能電池板相結合的開創之舉，他們創造了一種在吸收太陽光的同時，向太空發射紅外光線的混合技術。

該裝置由傳統的太陽能吸收器陣列組成，大小與光碟大小相當(如果你還記得啥是光碟)，它位於類似圓形的輻射冷卻器上方，由真空封閉的氮化硅，硅和鋁層製成。

設計思路是，太陽能電池板對紅外線來說是透明的，因為雖然太陽能電池板應該吸收太陽的大部分光線，但是紅外線(波長在8到13微米之間)能夠穿過它並射向太空——只要它能夠對準大氣層中的"洞"。

在測試中，該設備——基於2014年和2015年團隊早期的輻射製冷設計——成功地驗證了相關的概念，記錄的底層(輻射冷卻器)溫度低於環境溫度和太陽能電池板的溫度。

(Chen et al/Joule)

「這表明它實現了製冷。」陳在一份聲明中解釋道，儘管離商業應有還有一段距離。

作為原型機，它在發電方面實際上並不理想，這是研究人員要解決的下一個問題：開發出有效率的太陽能電池，其元件不會阻擋住冷卻裝置發射出的紅外線。

一旦克服了技術障礙，天空就不再是極限。

「眾所周知，太陽能是一種完美的能源，可以滿足人類的全部需求。」陳說。「更妙的是，大自然同時為人類提供了外太空作為完美的散熱器。」

研究結果刊發在學術期刊《焦耳》上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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