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夜幕下 捕获“隐身”太阳能(图)

2014-04-01 10:07
天堂的苦涩
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  当太阳落山,阳光远离了太阳能电池板,整个夜晚靠什么供给能源?电池还是老式柴油发电机?最近,美国哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)研究人员提出了一种新设想:利用地球向太空发出的红外热辐射来发电。

  由于受到太阳照射,地球比外层空间更温暖。研究人员说,利用目前的技术,已经可以将热量不平衡转化为直流电,这在地球和外层空间之间也有可能实现,使地球的红外热辐射成为一个巨大的、从未利用过的能源宝库。相关论文发表在美国《国家科学院院刊》上。

  “首先是怎么利用地球向太空辐射的红外线来发电,这一点并不明显。”哈佛大学罗伯特华莱士应用物理学教授费德里科卡帕索说,“利用辐射发电而不是靠吸收光,这听起来似乎离奇。虽然违反直觉,但它在物理上是说得通的。这是物理学在纳米领域的全新应用。”

  挑战传统开发新能源

  当热从较热物体传到较冷物体时,能产生可再生能源。从温暖的地表到寒冷的外太空,也存在这种热传递,这就是红外线辐射。地球以红外辐射的形式向外释放的能量达到100亿兆瓦,这么巨大的能量一直被忽略。

  “中红外线在很大程度上被人们忽视了。即使在光谱学中,直到有了量子级联激光器,人们还是认为这一波段很难操作。但这是人们对它的成见。”卡帕索说。他们的最新研究表明,从地球发出的红外辐射中捕获能量是有可能的。

  卡帕索是研究半导体物理学、光子学和固态电子学方面的专家。他在1994年共同发明了红外量子级联激光器,开创了能带工程研究领域,并证明了一种称为“卡西米尔斥力”的量子电力学现象。

  “阳光是一种能源,所以光伏电池才有意义,你只需要收集能量。但事情并非那么简单,要捕获红外光的能量还很困难。”论文第一作者、SEAS博士后研究员斯蒂芬伯恩斯说,“用这种方法能发多少电并不明显,是不是经济划算值得研究,我们还必须坐下来仔细计算一番。”

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