科学美国人60秒:夜空的热量损失可为离网区供电

这里是科学美国人——60秒科学系列，我是苏珊娜·巴德。
对大多数发达国家的居民来说，夜晚开灯是第二天性。但世界上还有许多地方尚未通电。
“地球上大约有10亿人仍然缺乏可靠的电力供应。想想那些生活在发展中国家离网区的人们。对他们来说，电力的核心应用之一就是照明，而我们在夜晚最需要照明。”
加州大学洛杉矶分校的材料科学家阿斯沃斯·拉曼说到。太阳能电池可在白天为偏远地区提供电力，但需要电池储存能量以备夜间使用。拉曼的团队已经开发出可能的解决方案：一种暴露在寒冷的夜空就能发电的简单热电设备。这是由“天空辐射冷却”现象实现的可能性。
拉曼解释说，所有物体都会散发热量。“所以，从仰望夜空表面的角度来看，这意味着表面自身散发的热量比天空反射回来的热量要多。热量逃到上层大气，甚至逃出外层空间。这是任何人都可以在晚上观察到的情况。因此，如果你在清晨测量自家房子的屋顶温度，你应该会看到比即时周围气温低得多的温度。”
拉曼认为这种温差可以用来发电。他的团队用铝盘当作辐射冷却器，制作出他们的设备。其冷却面朝向夜空，另一面则被周围的空气温暖着。当热量向上逃逸时，热电发电机将温差转化为电能，这种电能可为小型LED灯供电。
目前，与太阳能电池发电相比，该设备的能量输出相当少。但工程改进最终可能会提高其性能。拉曼将该设备视为太阳能的补充，可以24小时为世界偏远地区提供廉价的电力生产，而且无需电池。
“你可以想想极地地区，那里一年中有几个月完全没有阳光。所以在这些地区，这也许是可在夜间自然发电的几种方式之一。”这项研究发表在《焦耳》期刊上。
拉曼表示，除了照明，这种设备还可以用于特殊用途，比如为无线传感器供电和监测大气状况。或者还可以成为夜间给手机充电的超酷方式。
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