利用地表的「輻射冷卻」來發電

[peter]

利用地表的「輻射冷卻」來發電 
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热电发电机：可从寒冷的太空收集可再生能源
https://www.cnbeta.com/articles/science/889789.htm

来自加州洛杉矶分校的工程师们开发出了一种工作原理与之几乎相反的原型设备--其在寒冷的夜空中收集能量进而为LED供电。据了解，这一设备的工作原理是热电原理，即通过两个表面之间的温差产生电流。在这种情况下，热电装置还利用了另一种奇怪的现象，即辐射冷却。这一过程经常出现在面向天空的那一面--在夜晚，它们在那个时候可能会比周围的空气更冷，因为它们直接向太空辐射热量，而大气不会阻挡红外线能量。这在过去的辐射冷却实验中已经展示过一种不需要使用能源就能冷却建筑物的前景。

因此，加州大学洛杉矶分校的研究人员将这两个原理结合起来并由此打造出了他们的热电发电机。该装置由涂成黑色的铝盘制成，置于聚苯乙烯外壳内，这使得里面的空气相对温暖，而圆盘则充当着面向天空的寒冷表面。
热电模块利用磁盘圆盘跟周围空气之间的温差来发电。当它连接到一个电压升压转换器和一盏白色小LED灯时就会产生足够的能量来维持照明的状态。


对于这一装置，研究小组已经在屋顶上测试了数夜并在6个多小时内测量了它的输出功率。结果显示，其每平方米能产生25mW。虽然这算不上多，但这绝非不只是一个有趣的概念证明--证明其是可行的，而且研究人员还表示其可以很容易地扩大到0.5 W/m2。

理想情况下，这种热电发电机可以跟太阳能电池板一起使用，这样这两个系统就可以昼夜不停地工作。

相关研究报告已发表在《Joule》上。

[peter]

https://technews.tw/2019/09/17/generate-electricity-from-darkness/

所謂的輻射冷卻，即是地表熱能散去的過程。早上烈日高照時，地表、建築物會吸收太陽熱能，到了夜晚，這些紅外光就會以長波幅射回到外太空，而在天氣晴朗、微風徐徐且乾燥的夜晚，溫度下降的速度會更快。

過去也有科學家善加利用輻射冷卻效應，研發出建築冷卻系統，而 UCLA 科學家則利用輻射冷卻研製出特別的熱電裝置。其中該設備主要是由聚苯乙烯（Polystyrene）絕緣體、鍍鋁聚酯樹脂（aluminized mylar）薄膜與黑色鋁製圓盤構成，鋁圓盤與聚酯樹脂隔著一層聚合物絕緣體，使得聚酯樹脂內的空氣相對溫暖些，也能提高黑色鋁圓盤的冷卻速度。

這樣一來團隊就能善用兩面不同的溫差，最後將溫度轉換成電壓。先前團隊在 12 月也時，也有在建築屋頂上實驗其表現，在六小時的測試中，新型熱電裝置每平方公尺能產生 25 mW 的電力，也能點亮小型的 LED。 雖然說發電著實不高，但至少證明這是個可行的方案，團隊預計，等比例放大之後發電量還能提高至 0.5W，最佳化技術、增加熱加換效率後，效率說不定能提高 20 倍。除此之外，除了塗成黑色的鋁製圓盤，其他兩種材料、元件都可以買現成的，降低不少商業化壓力。

論文第一作者兼 UCLA 材料科學與工程學助理教授 Aaswath Raman 表示，這項研究凸顯了各種能源的可行性，且新型裝置在太陽能無法運作的夜晚中，更能擔任替補角色。若未來能與太陽能技術相互結合，這樣電廠日夜都能發電了。

目前研究已發表在《Joule》。

[吳柏賢]

0.5 W/m2 的發電量 也太太太小了吧