低温差也能回收发电，新型纳米薄膜不浪费一点废热

shuszhao

电子设备废热的处理已经成为一大问题，其既可能会损害电子组件，也意味着大量的能量被浪费。加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的科学家们开发了一种能够回收电子器件废热的纳米薄膜，其能够内嵌进计算机、汽车或者工厂内部，从废热中回收能量并发电……
不论是电子设备还是汽车、工业机械，使用过程中产生的废热一直是个问题，可能因此损坏零件或致使效率降低。加州大学伯克利分校工程师现在开发出一种纳米薄膜，可与各种废热源结合，将多余废热转化为可用能量，减少能源浪费。
当你用手机或计算机在浏览网络新闻时，这些电子产品正在产生大量废热，之前就有数据估计，光是一台 E 级超级计算机就可以耗用一个燃煤电厂 10% 电力，而其中大部分能量最后都会浪费掉。
但目前普遍的能源回收系统一般根据热电原理运作，温差要求较高。
那我们试着将热能转换成可用能源？这不是什么新想法，《Forbes》报导，事实上在法拉第发明电磁旋转机器（今天电动机的雏型）时期，科学家就认知到可以利用温度梯度（temperature gradient）将热能转换为电能，像 JikoPower 这种以材料两侧温差来产生电力的设备就非常适用。
不幸的是，大部分废热温度都低于 100℃，利用上有些限制，需要高导电率但低导热率的材料辅助，而这不是太容易办到的组合。
加州大学伯克利分校材料科学与工程学副教授 Lane Martin 领导的团队现在采用不同方法，开发出可从热电转换过程中收集废热并转化成电力的纳米材质薄膜，能够回收低于100摄氏度以下的废热，研究发表在《自然-材料（Nature Materials）》期刊上。
研究论文高级作者Lane Martin称“我们都希望寻找新型能源，但如何更好地利用已有能量也是非常必要的。这些薄膜可以帮助我们从日常能源中榨取更多的能量。”

                               
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团队合成了厚度仅 50～100 纳米厚度的薄膜，测量它们从废热中转换产生的电流量与温度，发现薄膜可以实现 1.06J/CM3 能量密度（energy density）、526 W/cm3 功率密度（power density）以及 19% 卡诺效率（Carnot efficiency），种种表现都刷新了热电能量转换记录。
有了这种薄膜，转换废热能将变得更自如。团队下一步准备将薄膜优化成适用特定废热温度的材料，并且正在改进原型设备，最终希望这些薄膜能够为单独系统优化，打造能够高效回收废热并且发电的设备。