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热能可以转换为电能?此前认为不可能实现

仪表科普 2019年10月02日 09:58:40 来源:科普中国人气:15146
  【仪表网 仪表科普】据国外媒体报道,一支由多国科学家组成的研究团队找到了一种捕捉热能、并将其转化为电能的方法,能够利用汽车尾气、行星际太空探测器和工业生产过程中的热能,实现更高的能量转化率。
 
  科学家指出,借助这项研究,我们将能够利用热能生产出更多的电能。而在此之前,科学家都认为这是不可能实现的。
 
  该研究以一种名叫“顺磁磁振子”(paramagnons)的微粒子为基础,这种粒子严格来说并不是磁铁,但带有一定的磁通量。这一点很重要,因为磁铁在加热后便会失去磁性,变成“顺磁”。磁振子自旋会产生一种名叫“磁振子曳引热电”的能量。但自从发现该现象以来,科学家始终没能在室温下利用该效应收集能量。
 
  参与此次研究的科学家指出:“人们过去认为,顺磁加热后不会发生任何变化,但我们发现事实并非如此。我们找到了一种设计热电半导体的新方法,可以利用这种材料将热能转化为电能。过去20年间发现的传统热电效应效率太低,转化的能量太少,因此并未得到广泛使用。而我们的发现将改变这一局面。”
 
  磁铁是采集热能的关键:当磁铁一面被加热时,温度较低的另一面便会获得更多磁性,产生自旋,从而推动磁铁中的电子、产生电流。
 
  但矛盾在于,磁铁受热时会损失大部分磁性,变成顺磁,即“差不多是磁铁,但严格来说不算磁铁”。因此在此次研究之前,从没有人想过用顺磁收集热能,因为科学家们认为顺磁无法收集能量。而此次研究团队发现,顺磁磁振子能够将电子推动10-15秒,足以让顺磁收集到足够的能量了。
 
  研究人员们先是测试了顺磁磁振子能否在合适的条件下产生必需的自旋,结果发现,顺磁磁振子的确能产生推动电子运动所需的自旋。这样一来,顺磁就可以收集能量了。
 
  参与此次研究的科学家们包括美国俄亥俄州立大学、北卡罗来纳州立大学和中国科学院的研究人员。该研究与美国能源部橡树岭国家实验室联合开展,并得到了美国国家科学基金会、美国空军科学研究办公室、以及美国能源部的支持。
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