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DeepTech深科技|23岁中国博士生创造“辐射冷却”发电新纪录，性能提升120倍( 三 )


运用热电效应将温度差直接转换成电能 ， 目前大致上转换效率约为 5%-8% ， 而此前参考的很多研究论文并未提及内部消耗的参数 ， 因此在研究初期 ， 范铃羚没有把消耗参数维度考虑在内 。
“这件事让我得到了一个‘教训’ ， 就是别人的论文里说明了一些东西 ， 我们在新的实验情况下 ， 需要重新去审视它 ， 例如内部的损耗情况到底能不能忽略 ， 不能全部就认为前人是对的 。 ”范铃羚说 。
这套发电系统也许还有更大的性能提升空间 。 范铃羚认为 ， 如果能做 100 层的膜结构优化（本研究中是 7 层材料薄膜） ， 得到的材料也许会更好 。 那样的话 ， 可能会真正利用机器学习去计算大量材料参数组合对比 ， 这次研究中其实并没有用到很复杂的具体算法 ， 只是用了一些机器学习的思路 ， 然后找到了一些团队认知范围内的理想材料 。
这套夜间发电装置的未来比较依赖更好的材料发现 ， 寻找更具性价比的材料来实现更好的性能 ， 目前这项研究相当于是从 0~1 的突破 ， 初步实现利用地球 “辐射冷却” 效应来在夜间高效发电 。
DeepTech深科技|23岁中国博士生创造“辐射冷却”发电新纪录，性能提升120倍
本文插图

图｜夜间最佳辐射冷却发电系统（来源：OpticsExpress ）
24 小时可持续发电的新思路 提到下一步研究 ， 范铃羚的设想是把这套发电系统跟太阳能发电结合起来 ， 然后做出一个 24 小时都能够发电的装置 。 这可能需要辐射冷却系统的热端和冷端进行自动的交替重置 ， 好处是 ， 这项发电技术不需要储能装置 ， 可直接连接到普通 LED 灯乃至路灯提供电能 。
另外 ， 这项研究还探索了在不同热对流条件和 TEG 参数下 ， 对发电系统的影响 ， 从论文结论来看 ， 降低冷端有效对流系数具有最大的改善系数 ， 其次是增大热电优值（ZT）系数 ， 然后增大热端对流系数 ， 而改变 TEG 与辐射冷却器的面积比影响较小 ， 证明这套系统可以实现接近卡诺热机设定的热力学极限的性能 。
从应用层面来说 ， 范铃羚表示 ， 最大规模应用还是为居民日常照明供电提供新的可能 ， 尤其是对于那些偏远农村或是比较落后的国家地区 ， 当地没有发达完善的电网 ， 也没条件建设太阳能、风能发电装置 ， 这种低成本可持续的发电装置就能满足基本的照明需求；另一个主要的商业应用领域可能在工业界 ， 比如很多移动通信基建中的低功耗传感器 ， 该方式可作为一种低成本供能的补充方案 。
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