新型柔性热电发电机可缠绕在管道和其他热表面上 将废热转化为电能

盖世汽车讯 为日常生活中提供动力的能源系统也会产生废热，比如建筑物中的热水管道和车辆排气管散发的热量。据外媒报道，美国宾夕法尼亚州立大学（Penn State）和国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）的研究人员表示，一种新型柔性热电式发电机可以缠绕在管道和其他热表面上，比以往更加有效地将废热转化为电能。

（图片来源：宾夕法尼亚州立大学）

宾夕法尼亚州立大学的研究人员一直致力于提高热电发电机的性能，这是一种可以将温差转化为电能的装置。当这些设备靠近热源时，电子会从热端移动到冷端，从而产生电流。在之前的工作中，该团队创造了在高温应用中比商用设备更有效的刚性设备。现在，这个团队开发出一种新的制造工艺，能够生产提供更高功率输出和效率的柔性设备。

柔性装置能更好地适应余热源，比如工业和住宅建筑以及车辆中的管道，而且不需要像传统的刚性设备那样粘在表面上，那样会进一步降低效率。在对烟道进行的测试中，新设备的功率密度比其他领先设备高150%。略大于3平方英寸的升级版本，保持了115%的功率密度优势。据介绍，当放置在热表面上时，该版本的总功率输出为56.6瓦。宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系教授Shashank Priya表示：“想想一个拥有数百英尺长管道的工业发电厂。如果可以将这些设备包裹在这样大的面积上，可以利用通常被丢弃的废热，产生千瓦级能量。”

热电设备由小耦合（double）组成，每个耦合都像一张有两条腿的桌子。许多这样两条腿的耦合连接在一起，通常会形成扁平的方形装置。在制造这种新设备时，研究人员在一条薄带上设置六个耦合，然后用柔性金属箔将12个条带连接在一起，从而创造出具有72个耦合的设备。在每个带层之间都使用了液态金属，以提高设备的性能。

在单台热电发电机中，该72耦合设备表现出的输出功率和和设备功率密度最高。宾夕法尼亚州立大学的研究副教授Bed Poudel表示：“扩大这些设备的规模时，经常会损失功率密度，因此制造大规模的热电发电机具有一定挑战性。由此可以看出，这种72耦合设备具有卓越的性能。”

另外，条状材料之间的间隙，提供了适应管道形状的灵活性。研究人员表示，这些间隙还允许灵活地改变填充系数，也就是热电材料面积与设备面积之间的比例，这可以用来优化适合不同热源的热电设备。