據(jù)外媒報(bào)道，日本國家材料科學(xué)研究所(NIMS)的工程師開發(fā)出了一種新型熱電發(fā)電機(jī)，它可以通過溫度梯度產(chǎn)生電流。通過從一個(gè)表面吸收太陽的熱量再從另一個(gè)表面釋放出來，該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)日夜發(fā)電。

熱量從較熱的物體傳遞到較冷的物體，這是物理學(xué)的基本原理。熱電發(fā)電機(jī)就是利用了這一點(diǎn)，兩個(gè)表面之間的溫度梯度使電子從較熱的一端移動(dòng)到較冷的一端從而產(chǎn)生電流。這被稱為塞貝克效應(yīng)。從理論上講，這些熱電材料、涂料和發(fā)電機(jī)可被用于回收來自幾乎任何地方的廢熱，如發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣管、發(fā)電廠甚至衣服或炊具。

在這項(xiàng)新研究中，NIMS的研究人員開發(fā)了一種太陽能熱電發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)基于一種被稱為自旋塞貝克效應(yīng)的原理變化。在這種情況下，電流來自于電子的自旋流，由每個(gè)電極中的磁性材料產(chǎn)生。

新設(shè)計(jì)由四層組成，每一層都有重要的工作要做。最上面的兩層是透明的，這樣陽光就可以通過最下面的兩層吸收陽光。這意味著頂層保持涼爽，底層保持溫暖，中間兩層則通過由此產(chǎn)生的溫度梯度來發(fā)電。

限制熱電發(fā)電機(jī)效用的一個(gè)主要因素是寒冷的一面不能足夠快地釋放熱量，因此溫度梯度趨于平緩。這個(gè)新裝置通過將多余的熱量直接排入太空來解決這個(gè)問題。這要?dú)w功于最上層，由釓鎵石榴石(GGG)制成的副磁體，它發(fā)出的紅外輻射可以直接穿過大氣層。

第二層是由釔鐵石榴石組成的鐵磁體，其由溫度梯度產(chǎn)生自旋電流。下面的第三層是由鉑制成的順磁體，它將自旋電流轉(zhuǎn)換成可用的電壓。最后一層涂上黑體涂料以便吸收陽光并保持熱量。

該團(tuán)隊(duì)表示，這種設(shè)計(jì)可以讓該設(shè)備日夜不停地發(fā)電，因?yàn)榈讓拥臒崃靠梢员３忠欢螘r(shí)間。工程師們介紹稱，這種方法在晴朗的天氣里效果最好，因?yàn)樵茖涌梢宰钃跫t外輻射。

換言之，工程師們承認(rèn)當(dāng)前版本的效率仍然非常低。不過他們計(jì)劃通過調(diào)整設(shè)計(jì)和材料來改善。