研究人员创造了一种新颖的热电发生器(羊毛)使用来自太阳的热量和辐射元素向空中辐射热量不断产生动力。新自供电的羊毛可以提供一个可靠的电力供应等小型电子设备室外传感器,因为它能够操作白天还是晚上,在阴暗的天气。
新自供电的热电发生器装置使用一个ultra-broadband太阳能吸收器(UBSA)捕捉阳光,加热发生器。同时,另一个组件称为平面辐射冷却发射器(远端控制设备)冷却装置通过释放热量的一部分。图片来源:Haoyuan Cai,集美大学
传统能源如电池容量有限,需要定期更换或充电,可以方便和不可持续的。我们的新羊毛设计可以提供一个可持续的和连续的小型设备的能源解决方案,解决电池等传统能源的约束。
静,研究小组的领导人,集美大学
羊毛是固态设备没有移动部件,而是使用温差创建权力。
视杂志出版集团光学表达,刘和多机构研究的研究小组描述并展示一个新的羊毛,可以同时生成创建所需的冷热温差足够重要发电即使没有太阳的。
被动电源的组件,这些组件可以很容易地生产。
刘补充道,“自供电的热电发电机的独特设计使其连续工作,无论天气。进一步发展,羊毛有可能影响范围广泛的应用程序,从远程传感器可穿戴电子产品,促进更可持续和环保的方法来推动我们的日常生活。”
提高羊毛的性能
一个温度梯度热电材料将会导致电子从高温到低温部分,产生电流。虽然有羊毛基于这一现象,他们经常导致不稳定的温度差异,无法产生足够的电量的任何值。
研究人员创建了一个新的类型的羊毛,帮助克服这些缺点。发电机的一边是被阳光所收集的加热组件称为ultra-broadband太阳能吸收器(UBSA)。
另一个组件,称为平面辐射冷却发射器(远端控制设备),冷却对面同时通过释放热量。UBSA和远端控制设备可以应用于柔性衬底上,这可能有助于推动可穿戴设备。
研究人员定位远端控制设备的UBSA面积更大,因为在正常阳光强度,UBSA的加热功率远远大于远端控制设备的冷却能力。
当整个设备暴露在阳光下,没有阴影的部分UBSA吸收太阳的能量加热而远端控制设备上开始降温。温度的差异是由加热和冷却,然后转化为电力。
在阴天或晚上,温度差异是显著降低由于缺乏阳光直射。然而,仍然有一些可以利用温差发电,但效率较低而阳光明媚的一天。
晚上发电
研究者进行试验外,在不同天气类型,测试设备。他们一直关注设备的电压输出,发现它可以继续发电整整一天,晚上,即使在多云的白天。
在白天,设备产生一个峰值电压的输出166.2 mV,足以满足一个小传感器或设备。它生成14.7 mV和95 mV,分别在清楚日光和清晰的夜间条件。
我们的创新方法,结合太阳能加热和辐射冷却允许羊毛不间断发电。这可以改善关键服务,特别是在远程或欠发达地区传统电源不可用。
Haoyuan Cai,研究小组成员,集美大学
研究人员进一步优化设备的效率、鲁棒性和可伸缩性。他们还打算测试设备的长期可靠性和稳定在多个场景。
此外,他们寻求加强设备的功能及其适应性各种应用程序,而调查的可能性大规模生产以一个合理的价格。
期刊引用:
刘,J。et al。(2023)全天不间断热电发生器太阳能加热和辐射冷却的同时收获。光学表达。doi: 10.1364 / OE.483531。
来源:https://www.optica.org/