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  • 名称: 收集发动机废弃热量成能量再生新途径
  • 发布时间:2022-07-06 21:08:15 来源:ror体育 作者:ror体育官网登录
  • 简介:

  图1:从计算机处理器芯片到汽车发动机,再到电子动力装置,这些东西影响其效率的一个主要原因就是产生的余热,不过新技术可以把大部分废弃的热量收集起来转化成可用的电能。

  图2:犹他大学的物理学家奥列斯特·辛科在演示如何把热转变成声音。使用喷灯加热塑料管内的金属箔片,产生类似空气吹入长笛的声音。辛科和他的学生正在开发一种更小的装置,不仅能把热转换成声音,还可以让声音来发电。这种装置也许可以用来为电子产品降温、把余热转化为电能,或者是一种利用太阳能的新方法。

  网易探索11月23日报道从计算机处理器芯片到汽车发动机,再到电子动力装置,这些设备影响其效率的一个主要原因就是产生的余热,不过新技术可以把大部分废弃的热量收集起来转化成可用的电能。这种回收废弃能量的技术可以让手机的通话时间加倍,让笔记本电脑在充电之前的运行时间翻番,还可以让发电厂用同样多的燃料发出更多的电,彼得·哈格尔施泰因如是说。这是他与他的合作者在11月的《应用物理》杂志上发表的新观点。

  哈格尔施泰因是麻省理工学院电子工程专业的副教授。他说,现有的固态装置在把热能转换成电能时的效率不高。他与他的研究生丹尼斯吴正在进行一项新的研究,该研究的目的是寻找更接近现实的技术,突破能量转换效率的理论极限。

  理论上认为,能量转换永远无法超越被称为卡诺极限的某个特定值,它是19世纪确定任何装置用热量作功时计算其最高效率的公式。哈格尔施泰因说,目前商业上热转变电的设备只能达到这个极限的大约十分之一。哈格尔施泰因与海军研究实验室的顾问伊恩·库切罗夫用一种全新的技术热二极管进行了多次实验,得到的效率高达卡诺极限的40%。此外,通过计算得出,这种新系统最终可能达到上限的90%。

  哈格尔施泰因和吴等人不是对现有设备进行改善,而是另起炉灶。他们用一种非常简单的系统进行分析,在该系统中电能由一台单独的量子点装置(quantum-dot device)产生 ---- 一种带电荷的半导体装置,里面的电子和空穴被紧密地限制在一个个的立方体中。他们希望通过控制该设备的每个方面,更好地了解如何设计出理想的热电转换器。

  哈格尔施泰因说,借助目前的系统,实现热电高效转化是有可能的,但得到的电能很小。要获得大电能还有一种可能 --- 即所谓的高通能量 --- 通过一种效率较低、规模更大、成本更高的系统。“这是一个折衷方案,你或者获得高效率,或者得到高通量,”哈格尔施泰因说。但是他说,他们的研究小组发现,使用他们的新系统有可能两者兼而有之。

  这种改进型处理能力的关键是降低了热表面与转换装置之间的间隔。美国麻省理工学院的陈刚教授最近发表的一个分析报告显示,热转化可以在间隔很近的表面之间进行,其比率高出理论预测几个数量级。这份新的报告认为,需要再前进一步,不仅揭示热的转化原理,还要揭示热如何被转变成电,以便对热加以利用。

  哈格尔施泰因介绍说,一家由迪马特奥创办的名为MTPV的公司(Micron-gap Thermal Photo-Voltaics)正在进行与该文提到的新技术密切相关的开发工作。

  迪马特奥说,他希望能最终把哈格尔施泰因的新设想商业化。同时他预计,他的公司正在开发的这种技术明年可以推向市场,届时可能产生10倍于现有光伏设备的输出量,而那篇新的论文中所提到的进一步技术提升将使增加10倍效率成为可能。他表示文章所描述的工作“很可能是一个重大发现”。

  迪马特奥指出,全球燃烧燃料或发电厂产生的能量约百分之六十被浪费了,它们主要是余热,而这项技术可以“实现非常可观的浪费能源回收。”

  哈格尔施泰因介绍,这项工作始于2002年左右,但这种装置“显然还无法建立。我们开始纯粹把它当作一种理论来研究。”不过从当时起的开发工作却离现实越来越接近了。

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