尾氣中的電力
在車輛和建筑物中，直接利用廢熱發(fā)電的可行性變得越來越大。
位于德國慕尼黑的寶馬公司是世界知名的汽車制造商，在該公司一個研究小組組長萊納·里克特博士所駕駛的試驗汽車上，排氣管有點與眾不同。這輛車安裝了一個特殊裝置，用于獲取正常情況下通過排氣裝置流失的部分熱量，并將其轉(zhuǎn)化成電能。
汽車發(fā)動機浪費大量的熱能，據(jù)估計，汽油中所含的勢能，60％都會由發(fā)動機以熱能的形式排放或輻射掉。雖然這其中的一部分可以被吹回汽車里，用于在寒冷的天氣里供駕乘人員取暖，但是大部分熱能都流失了。這也是寶馬公司在試驗汽車的排氣系統(tǒng)上安裝熱電發(fā)電機的原因。
發(fā)電機利用塞貝克效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，塞貝克效應(yīng)是以物理學(xué)家托馬斯·約翰·塞貝克的名字命名的，他在1821年發(fā)現(xiàn)在兩塊鄰接的金屬上加上溫差時，產(chǎn)生了小的電壓。這導(dǎo)致了熱電偶的產(chǎn)生，熱電偶是現(xiàn)在廣泛用于測量溫差的裝置。但是，這種效應(yīng)也可以應(yīng)用于發(fā)電機，這種想法可以追溯到20世紀50年代，當時將熱偶發(fā)電機放在煤油燈上，用于為遠距離無電地區(qū)的無線電裝置供電。最近，從钚放射性衰變獲得熱能的熱偶發(fā)電機已經(jīng)用于太空船上，例如“旅行者” 空間探測器。钚動力熱偶發(fā)電機也已經(jīng)用于為偏遠地區(qū)的燈塔和無線電導(dǎo)航臺供電。
雖然熱偶發(fā)電機的原理相當簡單，并且?guī)缀醪恍枰S護，但是其生產(chǎn)能力并不是很高。里克特博士說，在汽車發(fā)動機溫度下，熱偶發(fā)電機只能將6％-8％的熱能轉(zhuǎn)化為電能，不過他深信新材料將會使熱電發(fā)電機的效率大大提高。為了做好準備，他已經(jīng)開始研發(fā)可以內(nèi)置在排氣裝置內(nèi)部但是不會影響發(fā)動機性能的系統(tǒng)。
在試驗汽車的這個系統(tǒng)中有一個箱子，熱的氣體在箱子里被分割，流過一系列的管子，這一系列管子的內(nèi)部涂上了一種熱電半導(dǎo)體——碲化鉛。在管子的外面，用一些由發(fā)動機促成循環(huán)的冷卻劑進行冷卻。里克特博士說，當汽車以大約130公里每小時（80英里每小時）的速度行駛時，這個系統(tǒng)的工作情況最好。在這一速度下，儀表板上的儀表顯示該發(fā)電機產(chǎn)生150瓦的電力，這足以點亮幾個家用燈泡，但是遠低于一輛現(xiàn)代汽車所需要的600-700瓦的電力。
但是，使用能產(chǎn)生更多電能的更好的熱電材料，有可能在某個時間停用汽車的交流發(fā)電機（這一裝置由發(fā)動機驅(qū)動，產(chǎn)生電能）。里克特博士認為使用這種方法進行熱電發(fā)電可以減少大約5％的燃料消耗，他希望在2013年之前能將此技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)線的汽車中。
可以實現(xiàn)這項新技術(shù)的新材料已經(jīng)出現(xiàn)在研究工作實驗室中，例如俄亥俄州立大學(xué)的約瑟夫·赫里曼斯博士和他的同事最近完成了一項研究，他們通過在碲化鉛中摻入鉈，使碲化鉛的能量轉(zhuǎn)化翻了一番。這種新材料在典型的汽車發(fā)動機溫度范圍內(nèi)特別有效。
不只是汽車才可以從這項技術(shù)中受益，赫里曼斯博士認為，熱電發(fā)電機將會應(yīng)用于任何有熱損失的地方，例如住家、辦公室或者工廠的煙囪中。熱電發(fā)電機也可以用于發(fā)展中國家，通過爐子或明火發(fā)電。
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