冷却机制可增加自供电户外传感器的太阳能收集

研究人员测试了一种由波长选择发射器组成的热电设备,该设备在白天使用辐射冷却不断地冷却该设备,使热能从该设备扩散到空气中。结果,设备的顶部比底部的温度低,从而导致温差,从而在白天和黑夜以及各种天气条件下产生恒定电压。

  放置在环境中的传感器会在各种天气条件下长时间呆在户外,并且它们必须不断自我供电才能收集数据。与光伏电池一样,许多电池都利用太阳来发电,但是在夜间为室外传感器供电是一个挑战。

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  利用设备顶部和底部之间的温差来发电的热电设备为利用自然产生的能量提供了一些希望。但是,尽管比光伏发电更有效,但许多热电设备会翻转其电压符号,这意味着当环境温度变化时,电流会改变其流动方向,因此,每天至少两次将电压降至零。

  作者石井敏说:“热电设备的信号取决于设备顶部和底部之间的温差。与环境温度相比,可以使用冷却来产生温差,如果存在温差,则可能产生热电。”

  在本周发表于《应用物理快报》上的一项研究中,作者测试了一种由波长选择发射器组成的热电设备,该设备在白天使用辐射冷却不断地冷却该设备,使热能从该设备扩散到空气中。结果,设备的顶部比底部的温度低,从而导致温差,从而在白天和黑夜以及各种天气条件下产生恒定电压。

  作者将宽带发射器与选择性发射器进行了比较,表明选择性发射器避免了在环境温度变化期间电压降至零的问题。对于选择性发射器,最好在大气窗口中使发射率接近统一,大约为8到13微米,这时大气透射率很高,并且热发射可以有效地辐射到太空中,从而使设备冷却.

  他们测试的设备由玻璃基板底部的100纳米厚的铝膜组成。作者发现,其他热源,例如可能安装传感器的屋顶,可以增强其产生电压的能力。

  石井说:“大的温差会导致大的热电电压,在设备背面使用热量会使底部和顶部之间的温度差变大,因此来自设备后面的热量有利于热电发电。”

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