热能如何转化为电能(如何在没有涡轮机的情况下将热量转化为电能)

Posted 2023-06-02

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热能如何转化为电能(如何在没有涡轮机的情况下将热量转化为电能)

任何热源都可以变成电力来源，没有蒸汽锅炉、涡轮机和其他笨重的结构。

如你所知，大部分电力是通过燃烧化石原料产生的。例如，由此产生的热量用于形成蒸汽，蒸汽旋转连接到发电机的涡轮机。因此，发电的主要方法是间接热转换，造成非常严重的能量损失。"平均需要大约 5 瓦的热量来生产 1 瓦的可用能源，其中 4 瓦用于环境预热。如果我们能够稍微减少这些损失，这将意味着巨大的燃油经济性和碳排放的显著减少，"他解释道。阿鲁纳瓦·马伊姆达尔加州大学伯克利分校

与此同时，自19世纪上半叶托马斯·塞贝克（Thomas Zebeck）发现，两个具有不同化学特性的导体的有选择的加热（或冷却）接触点伴随着电动力（热EDS）的出现，因此直接将热量转化为电能的方法就已为人所知。简单地说，导体的另一端有电压，如果关闭它们，电流将开始流向电路。正是基于这一原则，热电偶是一种用于温度测量的简单的仪器。最简单的热电偶由两根不同的金属棒组成，它们位于一端。通过杆两端电压的变化，可以判断其连接点的温度变化。

曾多次试图适应热EDS现象以产生电力。过去50年来，相关设备（称为热电转换器）一直在非常积极地开发，甚至在某些行业领域得到了应用。然而，它们显然不适合大规模发电。首先，这种转换器的PPV不会超过7%，而蒸汽轮机的PPI高达20%。最重要的是，一个有效的热电偶需要稀有金属 -- -- 铋、铋、铂金等。这使得热电转换器非常昂贵和不切实际的设备。

然而，加州大学的专家设法获取使用人工合成的有机分子连接两个金属导体的热EDS效应。据科学家说，这意味着在将热量转化为电能方面有一个真正的突破：有机物非常便宜，易于生产。在实验中，科学家通过三种不同的有机化合物——苯-迪蒂奥拉、迪本森-迪蒂奥拉和特里本森-迪蒂奥拉——将一对金导体连接在一起。然后，其中一个导体开始加热，以产生温度差异。在每一度的差异中，研究人员记录了第一个电压的电压增加8.7μV，第二个电阻的电压上升12.9μV，第三个连接的电压分别增加14.2μV。测试期间达到的最大温差仅为30°C。

"这些数字可能看起来不太重要，但它们充分证明了我们概念的正确性。有机热电已经迈出了第一步，"研究参与者之一普拉莫德·雷迪说。在不久的将来，科学家打算测试其他一些有机化合物和金属，以达到更明显的热EDS效果。