創新原型：將汽車與直升機廢氣轉化為熱電能

汽油動力車所使用的內燃機，僅能運用燃油潛在能量的四分之一，其餘的能量則透過廢氣以熱能的形式散失。如今，發表於《美國化學學會應用材料與介面》期刊的一項研究，展示瞭如何將廢氣的熱能轉化為電能。研究人員提出了一種熱電發電機原型系統，該系統能夠降低燃油消耗與二氧化碳排放，在快速變遷的世界中，這無疑是推動永續能源發展的一個良機。

燃油效率不佳會導致溫室氣體排放增加，因此創新型的廢熱回收系統的需求日益迫切。熱回收系統，也就是所謂的熱電系統，是利用半導體材料，基於溫度差將熱能轉化為電能。然而，現有的許多熱電裝置設計既笨重又複雜，還需要額外的冷卻水來維持必要的溫度差。

如今，由李文傑（Wenjie Li）和貝德・波德爾（Bed Poudel）領導的研究團隊，研發出了一種緊湊型的熱電發電機系統，能夠有效地將汽車、直升機和無人機等高速度載具的廢氣餘熱轉化為能量。

研究人員所研發的新型熱電發電機，包含了一個由碲化鉍製成的半導體，並利用熱交換器（類似於冷氣機中使用的裝置）從車輛的排氣管中捕捉熱能。團隊還加入了一種用於調節溫度的硬體，稱為散熱片。散熱片能大幅增加溫度差，而溫度差直接影響著系統的電力輸出。該原型系統達到了40瓦的輸出功率，大約足以點亮一盞燈泡。重要的是，研究結果顯示，像排氣管中那樣的高氣流條件，能夠提高效率，進而增加系統的電力輸出。

在模擬高速環境的實驗中，這套廢熱回收系統展現出了極佳的通用性。在模擬汽車排氣速度的情況下，系統的輸出功率高達56瓦；在模擬直升機排氣速度時，輸出功率則達到146瓦，分別相當於五顆和十二顆18650鋰離子電池的能量。研究人員表示，他們的實用型系統可以直接整合到現有的排氣口，無需額外的冷卻系統。

隨著對清潔能源解決方案的需求不斷攀升，研究人員補充道，這項研究成果可能會為熱電裝置在高速載具上的實際應用鋪平道路。