01:09 2021年10月26日
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俄羅斯聖彼得堡彼得大帝理工大學專家受合作商委託正在研發新一代熱電發電機,其效率是市場現有同類產品的數十倍。成品將於2021年底之前開始生產。該項目是在聖彼得堡理工大學世界級科研中心「先進數字技術」的相關計劃框架下開展。

熱電發電機是一種將熱能轉化成電能的設備,非常具有現實意義,特別是在全球去碳化趨勢之下。電子期刊《科學俄羅斯》刊文稱,聖彼得堡理工大學專家提出在複雜碳納米結構基礎上製造熱電發電機的構想。在碳納米結構內部,加熱時會發生量子電動力學過程,從而觸發熱力發電。

聖彼得堡理工大學「先進數字技術」世界級科研中心「電子工業材料和技術的神經預測」科技中心主任奧莉加·克瓦申金娜表示:「我們給結構加熱,這種結構以一定方式形成,化學計算法非常複雜。在這種結構中,加熱會引發電子子系統和結構子系統(晶格)之間的相互作用。我們發明的碳納米結構就會開始產生電子。這種熱影響下的量子物理相互作用的結果是產生電流。」

專家團隊完成了有關設備效率的理論研究。他們創建了數字模型,開展了數字試驗,大大縮短了技術開發時間。然後,通過原子力顯微鏡、各類光譜儀以及專門打造的一套研究裝置開展實驗,對建模結果進行了驗證。目前,項目已處於硬件原

300多名中國大學生參加聖彼得堡彼得大帝理工大學夏令營
© 照片 : 聖彼得堡彼得大帝理工學院新聞處
型製造階段。設備尺寸很小,外殼組裝時尺寸為5х2х1毫米。

「使用熱電發電機不僅對日常生活非常重要,同樣也是工業所需。例如,該設備可以放在渦輪發動機表面,發動機可加熱至1500度,這種熱能會轉化為電能並進給用於監測發動機系統狀態的傳感器。」克瓦申金娜說,「至於日常使用,目前我們正在開展研究,讓設備可以為低能耗器件充電,例如電子手錶、電燈、室內綠植澆灌系統等。之後,我們將研究適用於移動手機的便攜式熱電充電器的規格。」

俄羅斯專家研發的設備的有效系數很高,用中央供暖系統加熱便足以產生為家用電器充電所需的電量。根據設想,熱電發電機將安裝在散熱器附近或供熱系統中,產生的電能會進入電線,為小器件充電。由於尺寸小,所以方便攜帶。很重要的一點是,該發電系統不僅對使用者,對所接入的設備本身都是安全的。

目前,系統設計工作已經完成,目標包括可在高溫下運行,因為專家發明的碳納米結構非常耐熱。如果是工業使用,這絕對是一大優勢。此外,為便於熱電發電機的工業使用,專家將採用耐火導體和耐火外殼。至於日常使用,依靠室內散熱器的溫度就足夠發電。也就是說,在這種情況下,對外殼材料不會有特殊要求,因此,熱電發電機價格對普通消費者來說也能夠負擔。

目前,專家準備申請兩項發明專利。

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