研究表明,可以利用昼夜温差进行发电

科学家表示,空间的冰冻温度与地球相对温和的大气层之间形成鲜明对比,这种对比有助于发电 – 利用与太阳能电池板相同的光电物理学。

与太阳能相比,这种明显的不同之处在于,它可以在夜间工作,这是可再生能源的潜在来源,无论天气如何,都可以继续全天候运行。

太阳能电池板基本上是大规模光电二极管 – 由半导体材料制成的器件,通过激发硅等材料中的电子将来自太阳的光子(光粒子)转换成电能。

在这个实验中,光电二极管“向后”工作:由于红外辐射形式的光子 – 也称为热辐射 – 离开系统,产生少量能量。

该图显示了电流可以进入光电二极管的两个方向。(Santhanam&Fan,Phys.Rev。B,2016)

这样,实验系统利用了研究人员所说的“负面照明效应” – 也就是说,当热量从地球逃逸回太空时,出射辐射的流动。新研究中解释的设置使用面向天空的红外半导体将该流转换成电流。

“宇宙的浩瀚是一个热力学资源,” 加州斯坦福大学的一位研究人员 Shanhui Fan 说。

“就光电物理而言,在收集入射辐射和收集出射辐射之间确实存在非常漂亮的对称性。”

这是去年Fan参与的研究项目的一个有趣的后续工作:太阳能电池板可以捕捉阳光,同时还允许红外辐射形式的多余热量进入太空。

研究人员表示,在这项新的研究中,这种“天空中的能量收集”过程可以产生可测量的电量 – 虽然目前距离我们的电网有足够的效率还有很长的路要走。

在团队的实验中,他们能够产生每平方米(10.8平方英尺)64纳瓦的功率 – 只是涓涓细流,但仍然是一个惊人的概念证明。从理论上讲,正确的材料和条件可以产生比每平方米4瓦更多的材料和条件。

“目前,我们通过这项实验可以产生的功率远远低于理论极限,” 该团队的一位来自斯坦福大学的Masashi Ono表示。

实验红外光电二极管设置的示意图。(小野正志)

如果你认为今天的太阳能电池板能够产生高达每平方米100-200瓦的功率,这显然远远落后。尽管如此,即使是最早的形式,也可能有助于保持低功率设备和机器在夜间运行:并非每个可再生能源设备都需要为城市供电。

现在研究人员已经证明这可行,但挑战在于提高实验装置的性能。如果它继续显示出希望,同样的想法可以应用于从机械发出的废热中捕获能量。

研究人员在其发表的论文中解释说:“这种二极管面向天空的直接发电的证明以前没有报道过。”

“我们的研究结果表明,在夜间直接利用外层空间的寒冷进行能量收集的途径。”

该研究发表在应用物理快报上。

原文链接:sciencealert

0

看了此文章的还看过

让猫咪接种疫苗能防止过人类过敏?

2019年8月17日 科技 0

据外媒报道,虽然不像花生过敏和贝类食物过敏那样常见,但猫仍会引发许多人的过敏反应,因此无法将它们作为宠物饲养。这是不幸的,对于许多人来说这个问题还没有一个简单的 […]

科技
About 科技 150 Articles
科学、技术、天文、高科技、人工智能!

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*