新型光整流天线收集能量效率提高百倍
在近日出版的《自然·通讯》杂志上,介绍了一项能源研究的新进展:美国科罗拉多博尔德大学科学家利用电子神奇的“共振隧穿”效应,设计出一种能从环境中捕获多余热量并将其转化为可用电力的设备。
研究人员将这种新设备称为“光整流天线”(optical rectennas),虽然非常小,但其效率大约是类似能量收集设备的100倍。达到如此高的效率,正是利用了“共振隧穿”效应——电子在不消耗任何能量的情况下穿过固体物质。这项成果使光整流天线朝着更加实用的方向迈出了重要一步。
整流天线开发于上世纪六七十年代,由吸收辐射的天线和将能量转化为直流电流的二极管组成。为了捕获热辐射,整流管必须足够小。然而设备越小,其电阻就越高,这会缩小功率输出。因此,让整流天线不仅具有非常低的电阻,还能捕获光一直是此类设备研发面临的挑战。
此次,研究人员设计了迄今首个能够发电的整流天线。该研究论文主要作者阿米娜·贝尔卡迪说:“我们首次证明了,在能量收集整流天线中电子发生了共振隧穿。”
贝尔卡迪解释说,在传统整流天线中,电子必须通过绝缘体才能发电。这些绝缘体给设备增加了很大电阻,减少了可输出电量。
而在最新研究中,他们在设备上增加了两个绝缘体,而不是一个。这产生一种叫作量子“阱”的效应。如果电子以恰到好处的能量击中这个阱,就可以利用它穿过两个绝缘体,且在这个过程中不会遇到任何阻力。“如果你选择合适的材料,合适的厚度,就能使电子畅通无阻。”贝尔卡迪说,就像幽灵一般“穿墙而过”。
为了测试这种效应,研究人员在实验室的热板上排列了一个由25万个整流天线组成的网络,发现其捕获的热量尚不足1%。但贝尔卡迪认为这个数字还会继续上升,“如果使用不同的材料或改变绝缘体,让阱更深,就会有更多电子通过。”
光整流天线有望给可再生能源领域带来变革,比如收集工厂烟囱或烘焙烤箱发出的热量,一些科学家甚至设想将其安装在地球上空的航天器上,捕获从地球辐射到外太空的能量。研究合作者加雷特·莫德尔教授说:“如果你能捕获辐射到外层空间的热量,那么你就能在任何时间、任何地点获得电力。”
25358.html
美国相关文章
- 【企业】掌握理查德·费曼学习法,提高学习效率
- 谷歌CEO:裁员等手段,提高公司运行效率20%。。。
- 采购新生态!数字化采购系统引领专用设备企业提升效率!
- MySQL中使用IF条件语句提升效率(mysqlif条件语句)
- 使用Redis可视化客户端提高开发效率(redis可视化客户端)
- 提升Oracle函数效率的五大策略(oracle函数效率)
- 提高Linux效率:设置快捷键(linux设置快捷键)
- Oracle多表联合更新操作,优化数据管理效率(oracle多表关联更新)
- Mongodb轻松创建新数据库,提高数据存储效率(mongodb新建数据库)
- Linux自启动服务,大幅提高效率(linux自启动服务)
- 优化MySQL执行效率:提高数据库操作速度的关键技巧(mysql执行效率)
- :使用SQL Server鼠标提高数据库操作效率(sqlserver鼠标)
- MySQL的分布式架构:提高数据库的效率和可扩展性(mysql分布式)
- SQL Server累加技术:有效提升查询效率(sqlserver累加和)
- SqlServer控制库存,提高物流仓储效率(sqlserver扣库存)
- 籍Oracle性能优化:提高系统效率的实用指南(oracle性能 书)
- 掌握Linux CUPS打印,提高办公效率(linux cups打印)
- 利用Redis 提高App性能效率(appredis)
- 提高数据库存储效率oracle冗余度分析(oracle冗余度)
- MySQL中的B索引提高数据库查询效率的重要工具(mysql中b 索引)
- Mysql索引提升查询效率的基础原理(10.mysql索引原理)
- 精准调优,提升Redis检索效率(提高redis检索效率)
- MySQL数据页大小为16k,优化存储和查询效率(mysql 一页16k)
- MySQL提示快速提高查询效率的方法(mysql下面有提示)
- Redis实现动态分页优化效率(动态分页redis)
- Oracle佣金管理系统实现财务效率的先行者(oracle佣金管理系统)
- 使用Redis提升验证码校验效率(redis验证码校验)
- kOracle UPK用于提升学习效率的优秀工具(oracle up)
- 提升效率使用Redis集群可视化工具(redis集群可视化工具)
- Oracle ERP系统维护,提升企业效率(oracle erp维护)
- 深入了解Oracle 03206,提高数据存储和查询效率(oracle 03206)
- SQL效率提升之一些SQL编写建议并有效利用索引