科學家找到新方法，將汽車廢熱轉化為電力

傳統汽油車的燃料大部分都以熱能的形式浪費掉，但最新研究揭示了一種將這些廢熱轉化為電力的創新方法。研究團隊開發了一種熱電發電機，能夠捕捉排氣熱能並將其轉化為可用電力。與以往笨重且需要額外冷卻的系統不同，這項新設計輕巧高效，並且適用於高速環境。

汽油引擎燃燒時，約有75%的燃料能量以熱能形式流失，僅有四分之一的能量用於驅動車輛。最新發表在《ACS應用材料與介面》期刊上的研究，探討瞭如何利用這些廢熱並將其轉化為電力。研究團隊開發了一款原型熱電發電機，有望提升燃油效率並減少二氧化碳排放，為永續能源發展帶來新契機。

燃料浪費不僅降低效率，還增加了溫室氣體排放，凸顯了改善廢熱回收系統的迫切需求。熱電系統利用半導體材料將熱能轉化為電能，提供了一種解決方案。然而，現有設計大多笨重複雜，且需要額外的冷卻水來維持效能。

由李文傑和貝德·普德爾領導的研究團隊，開發出一款更為緊湊的熱電發電機，能有效捕捉並轉化高速車輛（如汽車、直升機和無人機）的排氣熱能。這款新型熱電發電機採用碲化鉍半導體，並使用類似於空調的熱交換器來捕捉排氣管中的熱能。團隊還整合了一種稱為散熱片的硬體，用於調節溫度，顯著提升溫差，從而直接影響系統的電力輸出。

這款原型機的輸出功率達到40瓦，足以點亮一顆燈泡。值得注意的是，研究結果顯示，在高氣流條件下（如排氣管中的環境），系統效率顯著提升，進一步增加了電力輸出。在模擬高速環境的測試中，這套廢熱回收系統展現出極高的適應性：在類似汽車排氣速度下，系統可產生高達56瓦的電力；而在類似直升機排氣速度下，電力輸出更可達146瓦，相當於5至12顆18650鋰離子電池的電量。

研究人員表示，這套實用系統可直接整合到現有的排氣系統中，無需額外的冷卻裝置。隨著清潔能源需求日益增長，這項研究為熱電裝置在高速車輛中的實際應用鋪平了道路。

參考文獻：Rabeya Bosry Smriti等人於2025年1月7日發表於《ACS應用材料與介面》期刊的《排氣廢熱回收的熱電能量收集：系統設計》。DOI: 10.1021/acsami.4c18023。研究經費由美國陸軍快速創新基金計畫、國家科學基金會產業-大學合作研究中心計畫（透過能源收集材料與系統中心）以及海軍研究辦公室提供。