将热能转化为电能的新型热电发电机

中国研究人员研制出一种集摩擦电效应和热声效应于一体的高可靠性火电发电机。

发表在应用物理快报该研究由北京大学理化技术研究所(TIPC)罗二仓教授和余国耀教授指导，并被选为专题文章中国科学院欧洲杯线上买球．

在过去的几十年里，能源和环境危机不断增加。

开发热能收集器来利用大量的低质量热能(如地热能、生物质燃烧和废热)并将其转化为电能或机械能，是缓解危机的潜在能源途径。

但目前大多数火力发电技术(如斯特林发动机、朗肯循环、内燃机等)采用的是实心运动部件，影响了这些技术的可靠性，最需要的是定期维护。

在这项研究中，研究人员设计了一种创新的热能发电机，可以将热能转化为电能。事实上，这种新型发电机没有任何固体移动部件是其吸引人的方面之一。

发电机寿命长，可靠性高。此外，该发电机保证了理论上较高的热电转换效率。

这种创新的热动力发电机被称为热声驱动液-金属基摩擦电纳米发电机(TA-LM-TENG)，包括两个部分:液-金属基摩擦电纳米发电机(LM-TENG)和热声发动机(TAHE)。

首先，TAHE通过工作气体的振荡热膨胀和收缩将热能转化为声能。然后，LM-TENG通过接触带电和静电感应的耦合作用将声能转化为电能。

如上图所示，当TAHE的热交换器被加热时，发动机中的工作气体开始自发振荡

工作气体的振荡运动推动金属液柱，金属液柱在u形管中共振地向上和向下流动。

液态金属周期性地浸入Kapton材料并与之分离。因此，发电机在电极处产生交替电位差。然后，电力来自TA-LM-TENG。

作为初步实验的一部分，研究人员在一个概念原型上实现了最大开路电压幅值15v。

本研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。欧洲杯线上买球

期刊引用:

朱,S。等．(2021)热声驱动液体金属基摩擦电纳米发电机:无固体运动部件的热动力发电机。应用物理快报．doi.org/10.1063/5.0041415．

来源:https://english.cas.cn/