星期五 2025年 11月 21日
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日夜溫差變電力 美工程師發明“無燃料發電”

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工程学教授蒙迪解释,一般引擎如内燃机要产生动力必须依靠高温差,但斯特林引擎却能在低温差下运作,甚至“一杯热咖啡与室温的差距”,都足以让它启动。

当夕阳西沉、夜幕降临,周遭气温渐降,但白天被太阳炙烤一整天的地面仍残留热力,这种日夜温差的现象司空见惯。然而,科学家一直在思考:这股自然形成的温差,能否真正被利用?如今,美国科研团队成功利用一项古老机械原理,从温暖地面与寒冷夜空之间的温度差,提取能量驱动引擎,并转化为电力,开启夜间发电技术的新可能。

这项成果近日刊登于《科学进展》。加州大学戴维斯分校工程团队以1819年问世的斯特林引擎为基础进行改良。研究合著者、工程学教授蒙迪解释,一般引擎如内燃机要产生动力必须依靠高温差,但斯特林引擎却能在低温差下运作,甚至“一杯热咖啡与室温的差距”,都足以让它启动。

斯特林引擎由英国牧师史斯林发明,其结构简单,主体包括活塞、飞轮与受热膨胀腔体,是中学生常用的科学示范装置。当一侧受热、空气膨胀推动活塞及飞轮,再靠飞轮惯性带动冷却、反覆往复,便能持续运作。

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蒙迪教授指出:“若你只是把它放在桌上,由于没有温差,它不会自行产生能量,因此我们通常要提供热源,如一杯热咖啡。”团队进一步思考:能否把引擎热端连接地面,而冷端连接到“寒冷的夜空”?

研究生德佩与蒙迪便设计出新装置:把斯特林引擎安装于一块可向外辐射热量的面板上,整组装置放置在室外地面,让地面作为热源,而面板则像一支“天线”一般,将装置的热量辐射至遥远太空,使其冷却,形成稳定温差。

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经过一整年的夜间测试,装置每平方公尺可产生至少400毫瓦(mW)的机械能量。研究人员成功以此直接驱动小型风扇,并利用引擎将机械能转化为电能,证实夜空温差发电确具可行性。

蒙迪表示,这种技术在“空气干燥、夜空晴朗”的地区效能最佳,可应用于温室或住宅通风等用途。加州大学已就此项技术提出临时专利。

这项研究显示,人类不仅可望在白天利用太阳能发电,更可于夜间透过大自然的低温辐射补充能源,或将成为未来可再生能源的新方向。

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