蓋世汽車訊 熱電發(fā)電機(jī)可以利用廢熱產(chǎn)生電力，有望成為減少溫室氣體排放的有用工具。但是，該類設(shè)備存在一個(gè)最棘手的問題——發(fā)電機(jī)的熱端需要接觸電。對(duì)于產(chǎn)生電流的材料來說，熱端通常太熱，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)逐漸發(fā)生故障。

（圖片來源：俄亥俄州立大學(xué)）

所謂的橫向熱電裝置，通過產(chǎn)生垂直于傳導(dǎo)設(shè)備的電流來避免這一問題，只需接觸發(fā)電機(jī)的冷端。盡管被視為一項(xiàng)很有前途的技術(shù)，但已知能產(chǎn)生這種側(cè)電壓(sideways voltage )的材料實(shí)際上效率并不高。據(jù)外媒報(bào)道，在一項(xiàng)新研究中，俄亥俄州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種單一材料。這種由錸和硅元素組成的層狀晶體，成為橫向熱電器件中的黃金化合物。

研究人員證明，由于一種罕見的特性，這種材料能夠作為一種高效的熱電發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用：它可以同時(shí)攜帶正、負(fù)電荷，這兩種電荷獨(dú)立移動(dòng)，而不是平行前進(jìn)。這意味著電荷會(huì)曲折地到達(dá)接觸點(diǎn)，從而產(chǎn)生電流。

研究人員建造一個(gè)帶有大約兩英寸長晶體的熱電發(fā)電機(jī)，并且確定當(dāng)晶體位于設(shè)備的特定角度時(shí)，可以產(chǎn)生驚人的功率。俄亥俄州立大學(xué)的化學(xué)和生物化學(xué)教授Joshua Goldberger表示：“我們證明，這些材料與傳統(tǒng)熱電發(fā)電機(jī)技術(shù)一樣有效，但克服了其中的主要缺點(diǎn)。這是首次證明這種設(shè)備是可行的。這種化合物的效率比以往任何橫向裝置都高出多個(gè)數(shù)量級(jí)，與你能買到的商用產(chǎn)品一樣好，但有望變得更簡(jiǎn)單、更可靠。”

97%的能源產(chǎn)生自熱量。然而，大部分熱量被浪費(fèi)了，從煙囪、汽車排氣管都排出去了。俄亥俄州立大學(xué)的機(jī)械和航空航天工程教授Joseph Heremans表示：“廢熱確實(shí)具有重要意義。一直以來，人們都在尋求提高以熱能為動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。我們希望開發(fā)不帶活動(dòng)部件的小型發(fā)動(dòng)機(jī)，以吸收熱量并發(fā)電?！爆F(xiàn)在他們做到了這一點(diǎn)。

大多數(shù)材料只能傳導(dǎo)一類電荷，因此熱電器件往往由多種化合物組成。與其接觸的復(fù)雜性，阻礙了開發(fā)易于構(gòu)建且能承受高溫的高效熱電發(fā)電機(jī)。兩年前，同一研究小組在一種不同的化合物中發(fā)現(xiàn)了意想不到的特性。這種化合物允許電子和空穴（分別是負(fù)電荷和正電荷的來源）單獨(dú)移動(dòng)，等于是說其中一種電荷沿著南北高速公路移動(dòng)，另一種電荷沿東西高速公路移動(dòng)。在此之后，研究人員一直在努力尋找具有相同功能的晶體。到目前為止，他們已對(duì)國際數(shù)據(jù)庫中的11萬多種晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢索，并通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了15種具有這些性質(zhì)的材料。

俄亥俄州立大學(xué)的材料科學(xué)與工程學(xué)教授Wolfgang Windl表示：“我們要做的是將電線接到一端，并以某種方式定向晶體，這樣就有了一個(gè)沒有移動(dòng)部件的發(fā)電機(jī)。你可以利用家里、汽車或火箭中的廢熱，持續(xù)產(chǎn)生無排放電力?！?/p>

理論上來講，用這種化合物制造的發(fā)電機(jī)，可以利用任何地方產(chǎn)生的熱量，而且晶體的大小可以調(diào)整。

Heremans表示，該發(fā)電機(jī)可以利用汽車尾氣產(chǎn)生足夠的電力，從而推動(dòng)車輛前進(jìn)。他贊成在較小范圍使用這項(xiàng)技術(shù)，“小規(guī)模應(yīng)用不歡迎復(fù)雜的解決方案，因?yàn)槌杀咎?。這樣簡(jiǎn)單的解決方案，或許是最好的?！?/p>

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