據(jù)外媒報道，日本國家材料科學(xué)研究所(NIMS)的工程師開發(fā)出了一種新型熱電發(fā)電機(jī)，它可以通過溫度梯度產(chǎn)生電流。通過從一個表面吸收太陽的熱量再從另一個表面釋放出來，該設(shè)備可以實現(xiàn)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(jī)就是利用了這一點，兩個表面之間的溫度梯度使電子從較熱的一端移動到較冷的一端從而產(chǎn)生電流。這被稱為塞貝克效應(yīng)。從理論上講，這些熱電材料、涂料和發(fā)電機(jī)可被用于回收來自幾乎任何地方的廢熱，如發(fā)動機(jī)、排氣管、發(fā)電廠甚至衣服或炊具。
在這項新研究中，NIMS的研究人員開發(fā)了一種太陽能熱電發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)基于一種被稱為自旋塞貝克效應(yīng)的原理變化。在這種情況下，電流來自于電子的自旋流，由每個電極中的磁性材料產(chǎn)生。
新設(shè)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，這樣陽光就可以通過最下面的兩層吸收陽光。這意味著頂層保持涼爽，底層保持溫暖，中間兩層則通過由此產(chǎn)生的溫度梯度來發(fā)電。
限制熱電發(fā)電機(jī)效用的一個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。這個新裝置通過將多余的熱量直接排入太空來解決這個問題。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(zhuǎn)換成可用的電壓。最后一層涂上黑體涂料以便吸收陽光并保持熱量。
該團(tuán)隊表示，這種設(shè)計可以讓該設(shè)備日夜不停地發(fā)電，因為底層的熱量可以保持一段時間。工程師們介紹稱，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(rèn)當(dāng)前版本的效率仍然非常低。不過他們計劃通過調(diào)整設(shè)計和材料來改善。
