據外媒報道，日本國家材料科學(xué)研究所(NIMS)的工程師開(kāi)發(fā)出了一種新型熱電發(fā)電機，它可以通過(guò)溫度梯度產(chǎn)生電流。通過(guò)從一個(gè)表面吸收太陽(yáng)的熱量再從另一個(gè)表面釋放出來(lái)，該設備可以實(shí)現日夜發(fā)電。
熱量從較熱的物體傳遞到較冷的物體，這是物理學(xué)的基本原理。熱電發(fā)電機就是利用了這一點(diǎn)，兩個(gè)表面之間的溫度梯度使電子從較熱的一端移動(dòng)到較冷的一端從而產(chǎn)生電流。這被稱(chēng)為塞貝克效應。從理論上講，這些熱電材料、涂料和發(fā)電機可被用于回收來(lái)自幾乎任何地方的廢熱，如發(fā)動(dòng)機、排氣管、發(fā)電廠(chǎng)甚至衣服或炊具。
在這項新研究中，NIMS的研究人員開(kāi)發(fā)了一種太陽(yáng)能熱電發(fā)電機，這種發(fā)電機基于一種被稱(chēng)為自旋塞貝克效應的原理變化。在這種情況下，電流來(lái)自于電子的自旋流，由每個(gè)電極中的磁性材料產(chǎn)生。
新設計由四層組成，每一層都有重要的工作要做。最上面的兩層是透明的，這樣陽(yáng)光就可以通過(guò)最下面的兩層吸收陽(yáng)光。這意味著(zhù)頂層保持涼爽，底層保持溫暖，中間兩層則通過(guò)由此產(chǎn)生的溫度梯度來(lái)發(fā)電。
限制熱電發(fā)電機效用的一個(gè)主要因素是寒冷的一面不能足夠快地釋放熱量，因此溫度梯度趨于平緩。這個(gè)新裝置通過(guò)將多余的熱量直接排入太空來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。這要歸功于最上層，由釓鎵石榴石(GGG)制成的副磁體，它發(fā)出的紅外輻射可以直接穿過(guò)大氣層。
第二層是由釔鐵石榴石組成的鐵磁體，其由溫度梯度產(chǎn)生自旋電流。下面的第三層是由鉑制成的順磁體，它將自旋電流轉換成可用的電壓。最后一層涂上黑體涂料以便吸收陽(yáng)光并保持熱量。
該團隊表示，這種設計可以讓該設備日夜不停地發(fā)電，因為底層的熱量可以保持一段時(shí)間。工程師們介紹稱(chēng)，這種方法在晴朗的天氣里效果最好，因為云層可以阻擋紅外輻射。
換言之，工程師們承認當前版本的效率仍然非常低。不過(guò)他們計劃通過(guò)調整設計和材料來(lái)改善。
