利用温差发电：科学家验证夜空能量可用于温室与建筑通风

IT之家 11 月 17 日消息，美国加州大学戴维斯分校的工程师开发出了一种能够在夜间发电的新装置，通过利用地表热量与外太空极寒环境之间的自然温差来产生机械能。

相关成果已于 11 月 12 日发表在《Science Advances》上（IT之家附 DOI：10.1126/sciadv.adw6833）。这一装置有望为温室等结构提供夜间通风动力，拓展低能耗环境下的实际应用场景。

该装置基于斯特林发动机原理，这类发动机依靠温差运作。加州大学戴维斯分校电气与计算机工程系教授、论文合著者 Jeremy Munday 指出，许多发动机（包括内燃机）都需要较大的温差才能运作，而斯特林发动机只需要微小温差即可保持运行，例如一杯热咖啡与室温之间的温差。

“当只有小温差存在时，这种发动机非常高效，而其他类型的发动机在温差更大时表现更好，也能产生更大功率，”Munday 说。

通常，斯特林发动机的一侧需接触加热源，另一侧接触较冷的环境。Munday 表示：“如果你把它放在桌面上，它不会自动产生任何能量，因为所有部分温度相同。”一般的做法是燃烧燃料加热一侧，但 Munday 希望探索另一种方法：让发动机的冷端“连接”到一个极冷但距离遥远的环境 —— 太空。

Munday 解释称，这并不需要与外太空保持物理接触，只需要通过辐射方式与外太空交换热量，类似于人在晴朗寒夜站在户外，头部会因热量散失而感到寒冷。

为测试辐射冷却的概念，研究人员将一个简单的斯特林发动机（本质上是驱动飞轮的活塞）放置在一块具备辐射散热能力的面板上，并将其置于户外地面上，利用地表作为发动机的热端，而面板则将冷端与太空连接。经过一年的夜间实验，结果显示这种小型装置每平方米可产生至少 400 毫瓦的机械功率。研究团队用该装置直接驱动风扇，并将其连接到小型电动机以产生电流。

实验结果证明，我们确实可以从夜空中获取实用功率。Munday 指出，这一方法在空气湿度低、夜空常清澈的地区潜力最大，可用于温室或建筑物的夜间通风。