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每年,工业过程产生的废热白白浪费了 10 吉瓦的潜在电力——足以点亮 1000 万个家庭。温差发电效应(其中电荷由温差产生)提供了一种将这种热量转化为电能的方法,但这只是其中一部分。麻省理工学院的博士后学者袁洋解释说,几十年来,温差必须达到 500 摄氏度或更高才能捕获任何有用的能量。 这很遗憾,因为美国环境保护署估计,美国每年浪费的所有能源中有三分之一是在 100 摄氏度以下的温度下损失的。
杨、他的教授陈刚、博士后李锡佑和斯坦福大学的崔屹开发了一种在低 10 倍的温度(低至 50 摄氏度)下收集热量的方法。诀窍是利用热电化学效应,它是温差发电效应的近亲,在热电化学效应中,整个材料的温度以及电压都会发生变化,而不是电池单元内的梯度。该小组使用带有铜基电极的未充电电池单元,在电池发热时对其充电,然后冷却。结果:电池输出了比充电电压更高的电压。换句话说,用于加热电池的能量以电能的形式被捕获。
杨说,电池电极只是在过去两年左右才变得足够高效,可以将如此低的温差转化为电能,而且在实现商业化之前还需要进行大量开发。但假以时日,成排的电池可能会排列在工厂烟囱或发电厂的墙壁上,将低温余热转化为电能。“这很有吸引力,”杨说,“因为低温热源无处不在。”