高效的低成本装置用于夜间发电

研究人员设计了一种离网低成本的模块化能源，它可以在夜间高效发电。这个装置采用可商业化的技术，最终可满足城市地区夜间照明或给发展中国家提供照明。虽然太阳能发电带来了许多好处，但其使用在很大程度上取决于阳光的分布，因此在很多地方可能会受到限制，而夜间则完全不可用。储存白天生产的能量的系统通常价格昂贵，从而提高了使用太阳能的成本。为了找到一种更便宜的替代方案，斯坦福大学的Shanhui Fan领导的研究人员希望进行辐射冷却。该方法利用周围空气吸收的热量和冷空间的辐射冷却产生的温差效应来发电。

在光学学会(OSA)杂志《Optics Express》上，研究人员在理论上展示了一种优化的辐射冷却方法，这种冷却方法可以每平方米产生2.2瓦的功率，而屋顶的设备不需要电池或任何外部能量。这大约是实验中展示的能量的120 倍，足以为模块化传感器比如用于安全或环境应用的传感器供电。论文第一作者Ling ling Fan表示：“我们正在努力开发高性能且可持续的照明的发电装置，为包括欠发达地区和偏远农村地区的所有人提供可靠和可持续的低成本照明能源。模块化能源还可以为用于为各种应用的离网传感器供电，并用于将汽车中的废热转化为可用电源。”

功率输出最大化

使用辐射冷却发电最有效的方法之一是使用热电发电机。这种装置使用热电材料来发电，原理是通过将热源与器件冷却侧或辐射冷却器之间的温差转换为电压。在这项新工作中，研究人员优化了热电发电的每一个步骤，从而将装置的夜间发电功率最大化，利用在屋顶上面。他们改进了收集能量的过程，使更多的热量从周围的空气流入系统，并结合最新的热电材料，以提高这个装置对能量的利用。他们还计算出覆盖一平方米屋顶的热电发电机可以在热损失和热电转换之间实现最佳平衡。

研究团队的成员Wei Li说：“最重要的创新之一是设计一个选择性发射装置，连接到设备的冷却侧，这优化了辐射冷却过程，使热电发电机能够更有效地去除多余的热量。” 研究人员展示了这项新方法，他们利用计算器模型来模拟具有真实物理参数的系统。模型可靠的重现了先前的实验结果，并揭示出研究人员设计的优化系统可以接近用热电转换得到的最大效率。除了做实验外，研究人员不仅研究夜间发电，还优化了热电系统在白天的应用，从而扩大系统的实际应用范围。