一种新的柔性热电装置可以缠绕在管道和其他热表面上，并将浪费的热量转化为电能。功劳:宾夕法尼亚州立大学为我们的生活提供动力的能源系统也会产生余热——比如从建筑物的热水管和车辆的排气管散发出来的热量。宾夕法尼亚州立大学和国家可再生能源实验室的科学家称，一种新的柔性热电发电机可以缠绕在管道和其他热表面上，比以前更有效地将浪费的电能转化为电能。宾夕法尼亚州立大学负责研究的副院长兼材料科学与工程教授沙尚克·普里亚说:“我们消耗的能量中的大量热量基本上被扔掉了，通常会直接散发到大气中。“我们还没有符合成本效益的方法来捕捉这些热量并将其转化为可用的能量。这项研究打开了这扇门。”
宾夕法尼亚州立大学的研究人员一直在努力提高热电发电机的性能——这种设备可以将温差转化为电能。科学家说，当这些设备被放置在热源附近时，从热端移动到冷端的电子会产生电流。
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高效的刚性设备。科学家们说，现在该团队已经开发了一种新的制造工艺来生产具有更高功率输出和效率的柔性器件。
宾夕法尼亚州立大学助理研究教授李文杰说:“这些结果为热电技术在废热回收应用中的广泛应用提供了一条有希望的途径。"这可能会对实用热电发电机的发展产生重大影响."
科学家说，柔性装置更适合最有吸引力的废热源，如工业和住宅建筑以及车辆上的管道。而且它们不必像传统的刚性设备那样粘在表面上，这进一步降低了效率。
科学家们在《应用材料与界面》杂志上报道，在一个烟道上进行的测试中，这种新设备显示出比其他最先进的设备高150%的功率密度。3英寸见方的放大版保持了115%的功率密度优势。科学家们说，当放置在热表面时，该版本的总功率输出为56.6瓦。
普里亚说:“想想一个管道长达数百英尺的工业发电厂。“如果你能把这些设备包在这么大的区域，你就能从通常被扔掉的废热中产生几千瓦的能量。你可以把废弃的热量转化成有用的东西。”
热电装置由小对组成，每对都像一张有两条腿的桌子。许多这种两条腿的夫妇连接在一起，通常形成一个平坦的，方形的设备。
在创造新装置的过程中，科学家们沿着一条细带放置了六对夫妇。然后，他们使用柔性金属箔将12个条带连接在一起，创造了一个有72对的装置。这位科学家说，液体金属被用在每一条的层间，以提高器件性能。
宾夕法尼亚州立大学的副教授Bed Poudel说:“当你扩大这些设备的规模时，你通常会失去功率密度，这使得制造大规模热电发电机变得具有挑战性。"这说明了我们的72对设备的非凡性能."
科学家们说，这种72对装置展示了单个热电发电机报告的最高输出功率和装置功率密度。
条带之间的间隙提供了适应管道等形状的灵活性。科学家们说，这些间隙还允许灵活地改变填充因子，即热电材料面积和器件面积之间的比率，这可以用来优化不同热源的热电器件。
该项目的其他宾夕法尼亚州立大学的研究人员是助理研究教授阿明·诺扎里亚斯马尔兹；和朱航覃，博士后；还有前研究生卡特·德特。国家可再生能源实验室的研究工程师Ravi Anant Kishore也做出了贡献。
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