Enheden genererer lys fra den kolde nattehimmel

En billig termoelektrisk enhed udnytter rummets kulde uden aktiv varmetilførsel, genererer elektricitet, der driver en LED om natten, forskere rapporterer 12. september i tidsskriftet Joule .

"Bemærkelsesværdigt, enheden er i stand til at generere elektricitet om natten, når solceller ikke virker, "siger hovedforfatter Aaswath Raman, en assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved University of California, Los Angeles. "Ud over belysning, vi mener, at dette kunne være en bredt muliggørende tilgang til elproduktion, der er velegnet til fjerntliggende steder, og overalt, hvor der er behov for strømproduktion om natten."

Mens solceller er en effektiv kilde til vedvarende energi i løbet af dagen, der er i øjeblikket ingen lignende vedvarende tilgang til at generere strøm om natten. Solcellelamper kan udstyres med batterier til at lagre energi produceret i dagtimerne til brug om natten, men tilføjelsen øger omkostningerne.

Enheden udviklet af Raman og Stanford University-forskerne Wei Li og Shanhui Fan omgår begrænsningerne af solenergi ved at drage fordel af strålingskøling, hvor en himmelvendt overflade sender sin varme til atmosfæren som termisk stråling, taber noget varme til rummet og når en køligere temperatur end den omgivende luft. Dette fænomen forklarer, hvordan frost dannes på græs under nætter over frysepunktet, og det samme princip kan bruges til at generere elektricitet, udnytte temperaturforskelle til at producere vedvarende elektricitet om natten, når lysbehovet topper.

Raman og kolleger testede deres billige termoelektriske generator på et tag i Stanford, Californien, under en klar decemberhimmel. Enheden, som består af et polystyrenkabinet dækket af aluminiseret mylar for at minimere termisk stråling og beskyttet af et infrarødt gennemsigtigt vinddæksel, sad på et bord en meter over tagniveau, trække varme fra den omgivende luft og frigive den til nattehimlen gennem en simpel sort emitter. Når det termoelektriske modul blev tilsluttet en spændingsforstærkerkonverter og en hvid LED, forskerne observerede, at det passivt drev lyset. De målte yderligere dens effekt over seks timer, fandt ud af, at den genererede så meget som 25 milliwatt energi per kvadratmeter.

Da strålekøleren består af en enkel aluminiumskive belagt med maling, og alle andre komponenter kan købes på hylden, Raman og teamet mener, at enheden nemt kan skaleres til praktisk brug. Mængden af ​​elektricitet, den genererer pr. arealenhed, forbliver relativt lille, begrænser dets udbredte anvendelser for nu, men forskerne forudser, at det kan gøres tyve gange mere kraftfuldt med forbedret teknik – såsom ved at undertrykke varmeforstærkningen i den strålingskølende komponent for at øge varmeudvekslingseffektiviteten – og drift i et varmere, tørre klima.

"Vores arbejde fremhæver de mange resterende muligheder for energi ved at udnytte kulden i det ydre rum som en vedvarende energiressource, " siger Raman. "Vi mener, at dette danner grundlaget for en komplementær teknologi til solenergi. Mens udgangseffekten altid vil være væsentligt lavere, den kan fungere på timer, hvor solceller ikke kan."