為日常生活提供動力的能源系統(tǒng)也會產(chǎn)生廢熱，比如建筑物中的熱水管道和車輛排氣管散發(fā)的熱量。據(jù)外媒報道，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)（Penn State）和國家可再生能源實驗室（National Renewable Energy Laboratory）的研究人員表示，一種新型柔性熱電式發(fā)電機(jī)可以纏繞在管道和其他熱表面上，比以往更加有效地將廢熱轉(zhuǎn)化為電能。
（圖片來源：賓夕法尼亞州立大學(xué)）
賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員一直致力于提高熱電發(fā)電機(jī)的性能，這是一種可以將溫差轉(zhuǎn)化為電能的裝置。當(dāng)這些設(shè)備靠近熱源時，電子會從熱端移動到冷端，從而產(chǎn)生電流。在之前的工作中，該團(tuán)隊創(chuàng)造了在高溫應(yīng)用中比商用設(shè)備更有效的剛性設(shè)備?，F(xiàn)在，這個團(tuán)隊開發(fā)出一種新的制造工藝，能夠生產(chǎn)提供更高功率輸出和效率的柔性設(shè)備。
柔性裝置能更好地適應(yīng)余熱源，比如工業(yè)和住宅建筑以及車輛中的管道，而且不需要像傳統(tǒng)的剛性設(shè)備那樣粘在表面上，那樣會進(jìn)一步降低效率。在對煙道進(jìn)行的測試中，新設(shè)備的功率密度比其他領(lǐng)先設(shè)備高150%。略大于3平方英寸的升級版本，保持了115%的功率密度優(yōu)勢。據(jù)介紹，當(dāng)放置在熱表面上時，該版本的總功率輸出為56.6瓦。賓夕法尼亞州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系教授Shashank Priya表示：“想想一個擁有數(shù)百英尺長管道的工業(yè)發(fā)電廠。如果可以將這些設(shè)備包裹在這樣大的面積上，可以利用通常被丟棄的廢熱，產(chǎn)生千瓦級能量。”
熱電設(shè)備由小耦合（double）組成，每個耦合都像一張有兩條腿的桌子。許多這樣兩條腿的耦合連接在一起，通常會形成扁平的方形裝置。在制造這種新設(shè)備時，研究人員在一條薄帶上設(shè)置六個耦合，然后用柔性金屬箔將12個條帶連接在一起，從而創(chuàng)造出具有72個耦合的設(shè)備。在每個帶層之間都使用了液態(tài)金屬，以提高設(shè)備的性能。
在單臺熱電發(fā)電機(jī)中，該72耦合設(shè)備表現(xiàn)出的輸出功率和和設(shè)備功率密度最高。賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究副教授Bed Poudel表示：“擴(kuò)大這些設(shè)備的規(guī)模時，經(jīng)常會損失功率密度，因此制造大規(guī)模的熱電發(fā)電機(jī)具有一定挑戰(zhàn)性。由此可以看出，這種72耦合設(shè)備具有卓越的性能?！?BR> 另外，條狀材料之間的間隙，提供了適應(yīng)管道形狀的靈活性。研究人員表示，這些間隙還允許靈活地改變填充系數(shù)，也就是熱電材料面積與設(shè)備面積之間的比例，這可以用來優(yōu)化適合不同熱源的熱電設(shè)備。
（轉(zhuǎn)載）
