據英國《自然》雜誌近日發表的一項研究
，美國國家可再生能源實驗室和麻省理工學院工程師設計了一種沒有運動部件的熱機。演示表明
，它以超過40%的效率將熱能轉化為電能，這一性能優於傳統蒸汽輪機。

熱機是一種熱光伏（TPV）電池
，類似於太陽能電池板的光伏電池。研究人員計劃將TPV電dian池chi整zheng合he到dao電dian網wang規gui模mo的de熱re電dian池chi中zhong。該gai係xi統tong將jiang從cong太tai陽yang能neng等deng可ke再zai生sheng能neng源yuan中zhong吸xi收shou多duo餘yu的de能neng量liang，並bing將jiang這zhe些xie能neng量liang儲chu存cun在zai高gao度du絕jue緣yuan的de熱re石shi墨mo庫ku中zhong。當dang需xu要yao能neng量liang時shi

，例li如ru在zai陰yin天tian
，TPV電池會將熱量轉化為電能
，並將能量分配給電網。

“TPV電池是證明熱電池成為可行概念的最後一個關鍵步驟。”麻省理工學院機械工程係教授阿塞根·亨利說，這是在推廣可再生能源和實現完全脫碳電網的道路上至關重要的一步。

近(jin)年(nian)來(lai)，科(ke)學(xue)家(jia)們(men)一(yi)直(zhi)在(zai)研(yan)究(jiu)固(gu)態(tai)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)器(qi)。科(ke)學(xue)家(jia)認(ren)為(wei)


，固(gu)態(tai)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)優(you)點(dian)是(shi)它(ta)們(men)可(ke)在(zai)更(geng)高(gao)溫(wen)度(du)下(xia)以(yi)更(geng)低(di)的(de)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)運(yun)行(xing)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)沒(mei)有(you)運(yun)動(dong)部(bu)件(jian)。

TPV電池為固態熱機提供了一條探索途徑。就像太陽能電池一樣，TPV電池可由具有特定帶隙的半導體材料製成。但迄今為止，大多數TPV電池的效率僅達到20%左右，最高的也僅為32%。

在新的TPV設計中
，亨利及其同事希望從更高溫度的熱源中捕獲更高能量的光子
，從而更有效地轉換能量。與現有的TPV設計相比，該團隊的新電池采用更高的帶隙材料和多個結或材料層。

該電池由三個主要區域製成：高gao帶dai隙xi合he金jin位wei於yu帶dai隙xi稍shao低di的de合he金jin之zhi上shang，其qi下xia方fang是shi鏡jing麵mian狀zhuang的de金jin層ceng。第di一yi層ceng捕bu獲huo熱re源yuan的de最zui高gao能neng量liang光guang子zi並bing將jiang它ta們men轉zhuan換huan為wei電dian能neng

，而er穿chuan過guo第di一yi層ceng的de低di能neng量liang光guang子zi被bei第di二er層ceng捕bu獲huo並bing轉zhuan換huan以yi增zeng加jia產chan生sheng的de電dian壓ya。任ren何he穿chuan過guo第di二er層ceng的de光guang子zi都dou會hui被bei鏡jing子zi反fan射she，回hui到dao熱re源yuan，而er不bu是shi作zuo為wei廢fei熱re被bei吸xi收shou。

研yan究jiu團tuan隊dui將jiang電dian池chi暴bao露lu在zai高gao溫wen燈deng下xia
，並bing將jiang光guang集ji中zhong在zai電dian池chi上shang。然ran後hou，他ta們men改gai變bian了le燈deng泡pao的de強qiang度du或huo溫wen度du，並bing觀guan察cha了le電dian池chi的de功gong率lv效xiao率lv如ru何he隨sui溫wen度du變bian化hua。在zai1900℃至2400℃的溫度範圍內，新型TPV電池的效率保持在40%左右。

實驗電池約為一平方厘米。對於電網規模的熱電池係統

，研究人員設想TPV電池必須擴大到約900平方米。

亨利表示

，該技術在其生命周期內是安全的、對環境無害的，並且可對減少電力生產中的二氧化碳排放產生巨大影響。

【總編輯圈點】

電(dian)是(shi)清(qing)潔(jie)綠(lv)色(se)的(de)嗎(ma)？這(zhe)得(de)取(qu)決(jue)於(yu)它(ta)由(you)什(shen)麼(me)能(neng)源(yuan)轉(zhuan)化(hua)而(er)來(lai)。因(yin)為(wei)電(dian)是(shi)一(yi)種(zhong)二(er)次(ci)能(neng)源(yuan)
，需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)一(yi)次(ci)能(neng)源(yuan)轉(zhuan)化(hua)獲(huo)得(de)。比(bi)如(ru)，我(wo)們(men)開(kai)純(chun)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)，雖(sui)然(ran)車(che)不(bu)產(chan)生(sheng)尾(wei)氣(qi)了(le)
，但(dan)如(ru)果(guo)給(gei)車(che)充(chong)的(de)電(dian)能(neng)來(lai)源(yuan)於(yu)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)
，還(hai)不(bu)能(neng)說(shuo)它(ta)是(shi)完(wan)全(quan)綠(lv)色(se)清(qing)潔(jie)的(de)。推(tui)進(jin)電(dian)網(wang)的(de)綠(lv)色(se)低(di)碳(tan)轉(zhuan)型(xing)也(ye)是(shi)這(zhe)個(ge)道(dao)理(li)，用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)先(xian)進(jin)的(de)技(ji)術(shu)，讓(rang)越(yue)來(lai)越(yue)清(qing)潔(jie)的(de)能(neng)源(yuan)接(jie)入(ru)電(dian)網(wang)，走(zou)進(jin)千(qian)家(jia)萬(wan)戶(hu)
，這(zhe)是(shi)人(ren)們(men)實(shi)現(xian)綠(lv)色(se)低(di)碳(tan)生(sheng)活(huo)的(de)重(zhong)要(yao)途(tu)徑(jing)。