科學家利用一種古老引擎將夜間自然溫差轉化為電力

皇帝 | 5 天前

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當太陽下山，夜晚來臨以後，環境的溫度就降下來了，但是白天持續被太陽曝曬的地面，卻還是有一些熱熱的溫度，這是我們再常見不過的現象。不過科學家就在思考，這樣的溫度差可不可以加以利用? 現在研究人員利用一種古老的引擎裝置，試著從溫暖的地面與寒冷的夜空之間產生的自然溫差，轉化為機械動力並用於發電。

這項研究成果近期發表在《科學進展》（Science Advances）期刊。加州大學戴維斯分校(UC Davis)的工程師們以史特林引擎(Stirling Engine)為基礎進行更靈敏的改裝。該研究的合著者，工程教授蒙迪(Jeremy Munday)表示，許多發動機，包括內燃機，都需要較大的溫差才能產生動力。然而，史特林引擎只需較小的溫差，就能出現反應，甚至一杯熱咖啡與周圍空氣之間的溫差，都能令它運轉。

史特林引擎是1819年由倫敦牧師史特林（Robert Stirling）提出，並申請專利的簡單機械，多數的版本會需要一個飛輪，以及一個可讓空氣膨脹的加熱室，當加熱造成空氣膨脹後，連桿帶動飛輪轉動，由於飛輪的慣性會繼續推進，此時空間稍微冷卻也會再帶回連桿，所以連桿就回到原來地方，如此往覆旋轉。

由於史特林引擎構造簡單易製，所以許多的中小學的科學課程也會指導並製作，很容易讓孩子與青少年產生科學興趣。

蒙迪教授說：「通常情況下，史特林引擎的工作原理是將一側與熱源接觸，而將另一側連接到較冷的環境。所以如果你只是把它放在桌子上，它本身不會產生任何電力，因為它的各個面溫度都一樣，因此我們會幫它準備一個熱源，比如一杯熱咖啡。」

蒙迪和研究生德佩想(Tristan J. Deppe)知道，他們是否可以將較熱的一側接地面，而冷的一側連接到到冷空氣環境。

德佩和蒙迪的想法是，取一台簡單的史特林發動機（本質上是一個活塞驅動飛輪），將其安裝在一個可以接受輻射熱量的面板上，然後將整個裝置放在室外的地面上，於夜間進行測試。地面充當熱端，另外設計一個天線，接收來自環境的冷空氣。

為期一年的夜間實驗表明，這種小型裝置確實能夠產生每平方公尺至少400毫瓦(milliwatts ,1/1000瓦)的機械功率。研究人員使用該裝置進行了實驗，直接驅動風扇，並將其與小型電動馬達連接以產生電流。

實驗表明，利用夜空發電是可行的。蒙迪表示，在濕度低、夜空晴朗的地區的發電潛力最大。這項小裝置可用於溫室或住宅建築的通風。

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