湖南
近日，一项令人瞩目的科研成果引发了全球科学界的关注。来自科罗拉多大学博尔德分校保罗·M·拉迪机械工程系的科学家们，在热电转换领域取得了重大突破，成功打破了传统的热学限制，将能量转换效率提高了一倍，这一成果有望为全球工业带来更加清洁、廉价的能源解决方案。
在工业生产和可再生能源利用过程中，大量的热能被白白浪费掉。如何将这些废热转化为电能，一直是科学界努力攻克的难题。热光伏（TPV）技术，就是一种将热能转化为电能的方法，但传统的TPV设备受到普朗克热辐射定律的限制，能量转换效率一直难以提升，而且现有的改进方法存在制造工艺复杂、成本高昂和难以大规模应用的问题。
此次，由崔龙吉助理教授领导的崔氏研究小组，联合美国国家可再生能源实验室（NREL）和威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员，研发出了一款全新的TPV设备。这款设备的独特之处在于，它摒弃了传统的真空设计，采用了一种价格低廉的玻璃垫片。别小看这个小小的改变，它却带来了意想不到的效果。通过这种创新设计，新设备成功突破了普朗克定律设定的真空限制，在无需极高温度的情况下，将功率密度提高了一倍。
博士生穆罕默德·哈比比是这项研究的理论和实验负责人。他表示，在研究初期，虽然从理论上预测到了这种设计可能带来的高效提升，但在实际实验中看到数据结果时，还是被其巨大的优势所震撼。
新设备采用的玻璃垫片，不仅能让热波在设备中高效传输，减少能量损耗，提高发电效率，而且成本极低，这为大规模推广应用奠定了基础。以往，想要提高功率密度，往往需要将温度提升到很高，这不仅对设备要求极高，还存在安全隐患，而新设备在1000°C的相对低温下，就能产生与传统间隙集成TPV设备在1400°C时相当的电量。
研究团队还透露，玻璃垫片只是他们探索的第一步。未来，如果采用非晶硅等其他具有相似特性的廉价材料，功率密度还有望提升近20倍，这无疑为后续研究指明了方向。
从商业应用角度来看，这款新型TPV设备潜力巨大。它可以助力便携式发电机的发展，还能为玻璃、钢铁、水泥等重污染行业提供清洁电力，推动这些行业实现低碳转型。目前，研究团队已经为这项技术申请了专利，他们期待着这项创新成果能在发电和热回收领域得到广泛应用，为全球能源转型贡献力量。
参考资料：DOI： 10.1039/D4EE04604H
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