發(fā)電雖少卻切實(shí)可用

伯恩斯指出：“比如把這種設(shè)備與太陽(yáng)能電池結(jié)合，就能在夜晚獲取額外的電力，而無(wú)需額外的裝置成本。”

為了證明紅外輻射發(fā)電的可行性，卡帕索小組提出了兩種不同的輻射能量收集器(EEH)：一種是熱EEH，類(lèi)似于太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī);而另一種是光電子EEH，就像光伏電池板。

第一種設(shè)備由“熱”板和“冷”板組成，“熱”板的溫度和地球及環(huán)境空氣溫度相同，“冷”板裝在“熱”板上，面朝上，由一種高輻射性材料制成，能把熱量高效地輻射向天空。研究人員在俄克拉荷馬州拉蒙特進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，根據(jù)計(jì)算，兩板間的熱量差每平方米在一晝夜能發(fā)出幾個(gè)瓦特的電。雖然要保持“冷”板溫度低于環(huán)境溫度還比較困難，但這種設(shè)備證明了溫差發(fā)電確實(shí)可行。

“這種方法比較直觀，我們正在把人們熟悉的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)原理和輻射制冷原理結(jié)合起來(lái)。”伯恩斯說(shuō)。

第二種設(shè)備的原理深入到電子行為的層面，就不那么直觀了。它是靠納米電子元件——二極管和天線(xiàn)之間的溫差來(lái)發(fā)電，這不是人們用手能感知的溫度。“如果你有兩個(gè)溫度相同的元件，顯然不能做什么功;如果兩個(gè)元件溫度不同，就能做功了。”卡帕索說(shuō)。它的工作原理類(lèi)似光電池，其核心是整流天線(xiàn)，利用吸收外界熱量后不同電子組件之間存在溫差來(lái)產(chǎn)生電流。

在論文中，研究人員設(shè)計(jì)了一種單體扁平設(shè)備，印上許多這種微電路而朝向天空，以此來(lái)發(fā)電。他們還指出，目前整流天線(xiàn)技術(shù)只能產(chǎn)生“可忽略的電力”，但技術(shù)的進(jìn)步可能會(huì)提高發(fā)電效率。

技術(shù)挑戰(zhàn)與未來(lái)前景

研究人員更看好第二種方案。光電子的方法雖然還很新，但根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，隨著等離子學(xué)、微電子學(xué)、新材料和納米制造方面的進(jìn)步，還是可行的。論文中還指出了今后研究中面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)和未來(lái)前景。

“人們研究紅外二極管至少已有50年了，還沒(méi)有大的進(jìn)步。最近在納米制造方面取得了一些進(jìn)展，讓人們能制造更好的、可升級(jí)而且可再生的納米材料。”伯恩斯說(shuō)，但即使用現(xiàn)在最好的紅外二極管，還是有問(wèn)題。“一個(gè)單回路中流過(guò)的電量越多，當(dāng)你從紅外輻射中收集能量時(shí)，電壓就會(huì)相對(duì)越低。這也意味著，要制造高效的紅外二極管非常困難。”