热电设备可在没有热量输入为LED供电

2019-10-10 09:53:56

研究人员9月12日在《焦耳》杂志上报道说,一种廉价的热电设备可以在没有有效热量输入的情况下利用空间的寒冷,在晚上为LED供电。

主要作者,加利福尼亚大学洛杉矶分校材料科学与工程学助理教授Aaswath Raman(@aaraman)说:“该设备可在夜间在太阳能电池无法工作时产生电能。” “除了照明,我们相信这可能是一种广泛启用的方法,适合偏远地区以及需要夜间发电的任何地方。”

尽管太阳能电池在白天是一种高效的可再生能源,但目前尚无类似的可再生能源在夜间发电。太阳能灯可以配备电池,以存储白天在夜间产生的能量供夜间使用,但是增加了成本。

拉曼和斯坦福大学的科学家魏力和樊善辉开发的这种装置通过利用辐射冷却来避开太阳能的局限性,在辐射冷却中,面向天空的表面将其热量作为热辐射传递给大气,将一些热量损失给太空,达到比周围空气凉爽的温度。这种现象解释了在高于冰点的夜晚霜冻是如何在草地上形成的,并且可以使用相同的原理来发电,利用夜间的照明需求达到峰值时利用温差产生可再生电力。

拉曼及其同事在12月晴朗的天空下,在加利福尼亚州斯坦福市的屋顶上测试了他们的低成本热电发电机。该设备由聚苯乙烯外壳组成,该外壳上覆盖有铝化聚酯薄膜,可最大程度地减少热辐射,并由红外透明的防风罩保护,它位于屋顶上方一米的桌子上,从周围的空气中吸收热量并将其释放到夜空中通过一个简单的黑色发射器。当热电模块连接到升压转换器和白色LED时,研究人员观察到该模块是被动地为灯供电的。他们进一步测量了六个小时的功率输出,发现它每平方米产生多达25毫瓦的能量。

由于辐射冷却器由一个简单的涂有油漆的铝制圆盘组成,并且所有其他组件都可以直接购买,因此Raman和团队认为该设备可以轻松缩放以用于实际使用。它每单位面积产生的电量仍然相对较小,目前限制了它的广泛应用,但是研究人员预测,通过改进工程设计,例如,通过抑制辐射冷却组件中的热量增加,可以使它的功率提高二十倍。换热效率-以及在更热,更干燥的气候下运行。

拉曼说:“我们的工作通过利用外层空间的寒冷作为可再生能源,突出了许多剩余的能源机会。” “我们认为这构成了太阳能互补技术的基础。虽然输出功率始终会大大降低,但它可以在太阳能电池无法工作的小时内运行。”

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