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新型奈米薄膜回收低溫廢熱來發電
不論是電子設備還是汽車﹑工業機械﹐使用過程中產生的廢熱一直是個問題﹐可能因此損壞零件或致使效率降低。加州大學柏克萊分校工程師現在開發出一種奈米薄膜﹐可與各種廢熱源結合﹐將多餘廢熱轉化為可用能量﹐減少能源浪費。
當你用手機或電腦在瀏覽網路新聞時﹐這些電子產品正在產生大量廢熱﹐之前就有數據估計﹐光是一台E級超級電腦就可以耗用一個燃煤電廠10%電力﹐而其中大部分能量最後都會浪費掉﹔工研院網站也指出﹐2012年台灣國內工業部門排放的中低溫廢熱能量就超過30GW﹐若能利用中低溫餘熱回收發電技術﹐發電量可達0.73GW。
那我們試著將熱能轉換成可用能源？這不是什麼新想法﹐《Forbes》報導﹐事實上在法拉第發明電磁旋轉機器(今天電動機的雛型)時期﹐科學家就認知到可以利用溫度梯度(temperature gradient)將熱能轉換為電能﹐像JikoPower這種以材料兩側溫差來產生電力的設備就非常適用。
不幸的是﹐大部分廢熱溫度都低於100℃﹐利用上有些限制﹐需要高導電率但低導熱率的材料輔助﹐而這不是太容易辦到的組合。加州大學柏克萊分校材料科學與工程學副教授Lane Martin領導的團隊現在採用不同方法﹐開發出可從熱電轉換過程中收集廢熱並轉化成電力的奈米材質薄膜。
團隊合成了厚度僅50~100奈米的薄膜﹐測量它們從廢熱中轉換產生的電流量與溫度﹐發現薄膜可以實現1.06J/CM3 能量密度(energy density)﹑526W/cm3功率密度(power density)以及19%卡諾效率(Carnot efficiency)﹐種種表現都刷新了熱電能量轉換記錄。
有了這種薄膜﹐轉換廢熱能將變得更自如﹐團隊下一步準備將薄膜優化成適用特定廢熱溫度的材料。
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