这里是科学美国人——60秒科学系列,我是苏珊娜·巴德
对大多数发达国家的居民来说,夜晚开灯是第二天性 。但世界上还有许多地方尚未通电 。
“地球上大约有10亿人仍然缺乏可靠的电力供应 。想想那些生活在发展中国家离网区的人们 。对他们来说,电力的核心应用之一就是照明,而我们在夜晚最需要照明 。”
加州大学洛杉矶分校的材料科学家阿斯沃斯·拉曼说到 。太阳能电池可在白天为偏远地区提供电力,但需要电池储存能量以备夜间使用 。拉曼的团队已经开发出可能的解决方案:一种暴露在寒冷的夜空就能发电的简单热电设备 。这是由“天空辐射冷却”现象实现的可能性 。
拉曼解释说,所有物体都会散发热量 。“所以,从仰望夜空表面的角度来看,这意味着表面自身散发的热量比天空反射回来的热量要多 。热量逃到上层大气,甚至逃出外层空间 。这是任何人都可以在晚上观察到的情况 。因此,如果你在清晨测量自家房子的屋顶温度,你应该会看到比即时周围气温低得多的温度 。”
拉曼认为这种温差可以用来发电 。他的团队用铝盘当作辐射冷却器,制作出他们的设备 。其冷却面朝向夜空,另一面则被周围的空气温暖着 。当热量向上逃逸时,热电发电机将温差转化为电能,这种电能可为小型LED灯供电 。
目前,与太阳能电池发电相比,该设备的能量输出相当少 。但工程改进最终可能会提高其性能 。拉曼将该设备视为太阳能的补充,可以24小时为世界偏远地区提供廉价的电力生产,而且无需电池 。
“你可以想想极地地区,那里一年中有几个月完全没有阳光 。所以在这些地区,这也许是可在夜间自然发电的几种方式之一 。”这项研究发表在《焦耳》期刊上 。
拉曼表示,除了照明,这种设备还可以用于特殊用途,比如为无线传感器供电和监测大气状况 。或者还可以成为夜间给手机充电的超酷方式 。
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