【大纪元10月21日讯】（大纪元记者易德正编译报导）汽车、发电厂、工厂和太阳能电池板等，都会产生大量的废热。然而，这些废热真的一无是处吗？
据《每日科学》（ScienceDaily）报导，亚历桑纳大学（University of Arizona）的物理学家找到了新方法，不但能收集这些废热，还能将其转换为电能。
热电装置的创新
这项科技名为“分子热电装置”，从它的理论模型来看，未来若将此技术应用于汽车、发电厂、工厂及太阳能板上，可提升能量转换的效率，而且应用的范围还可能更广；另外新的热电材料也能排除消耗臭氧的氟氯烃与氟氯化碳。
研究团队由卡洛斯．史丹佛（Charles Stafford）带领，研究成果发表于九月份的《ACS Nano》期刊上。
史丹佛说：“我们的研究团队非常有信心，并相信这套装置可以像电脑里模拟的一样，付诸于现实。我们预料产生的热电电压将比其他实验室设计的热电装置大100倍”
亚历桑纳大学专长为光学的博士生，同时也是文章的主要作者贾斯丁．伯格菲尔（Justin Bergfield）说：“热电材料能让热能更干净直接地转换为电能。”
长久以来，从废热中获得能量一直是工程师的目标。但是到目前为止，能够兼具效率与经济效益的装置仍未出现。
伯格菲尔与史丹佛所研发的这个装置与现存的热电装置都不相同，它不需要力学装置，也没有会消耗臭氧的化学物质；它在两片金属中夹了一种橡胶聚合物，以代替电极。
汽车或工厂的排气管可以涂上一层薄薄的涂料来收取能量，厚度不能超过一万分之一英寸，否则能量会以热或电的方式散失。
苯环电路的改良
量子理论应用于这项科技最关键的地方在于波粒二象性：当物质小到一个地步时（例如电子），有时会以波的形式表现，有时以粒子的形式表现。
伯格菲尔说：“从某种意义上来说，电子就像一辆红色跑车，这辆跑车具有车的外型与红色的外观，就像电子同时是粒子与波一样，同一个物质但有两种性质；只不过电子对我们来说比跑车小很多。”
伯格菲尔和史丹佛在研究中还发现了聚苯醚在热电转换的应用上很有潜力，它的分子结构是自发地聚合在一起，成为一个重复的长链接构；而每个聚苯醚的长链中又包含着苯环，这些苯环是由碳原子组合而成，这种长链中包含着苯环的结构就形成了一种“分子导线”，电子可以在其中传递。
伯格菲尔说：“我们之前就有使用过这种材料，并思考如何将其应用于热电装置上，但我们一直没找到这个材料的特别之处，直到蜜雪儿．索里斯（Michelle Solis）的研究，她在独立研究中发现了这个材料有这样的特性。”
伯格菲尔利用电脑模拟，增加了两个电极之间的分子，并且将它们放入模拟的热源中。他说：“当你把每个分子中的苯环增加，产生的能量也会增加。”
此分子能够转换能量的秘密在于其“结构”；举例来说，一条河若遇到分岔，会一分为二。但当电子遇到分子中的苯环时，电子流却会沿着苯环走。
伯格菲尔在设计“苯环电路”时用了一个特别的方法：强迫电子沿着苯环走更长的距离。这使得两个电子流在相会的时候会出现相差，这个互相抵销的过程被称为“量子干涉”。一旦这个苯环电路感应到温度的改变，在两个电极之间就会产生电压。
波干涉的概念是从降噪耳机来的，正向声波遇到耳机所制造的反向波，便可将噪音消除。史丹佛说：“我们是第一个充分利用电子的波动性，并将这个概念发展于能量转换上的团队。”
类似于电脑固态记忆体，亚历桑纳大学设计的热电装置没有移动部分，他们已经完全包含在里面。与目前相近的科技相比，这个装置容易制造与维护。伯格菲尔说：“你可以拿一对电极并涂上一层分子材料，这个小三明治就是你的热电装置。不用冷却的机件，也不需要液态氮装运，而且不用做很多的维护工作。”
他补充：“我们不用氟氯烷气体，我们用电子气体。”
他说：“在我们的模拟中，这个分子的表现并不独特。任何量子尺度的装置，只要你消去一个电子就能做出这样的效果——附带温度上的改变。温度改变越大，产生的能量越多。”
分子热电装置或许能帮助解决光伏电池捕捉太阳能所遇到的困难。史丹佛说：“太阳能板会变得很热，而且效率会下降，当你在冷却太阳能板时，你可以利用余热产生电能，同时让光伏电池效率提高。我们设计的热电装置效率非常高，可让汽车的效率提高25%，这对于油电混合车是非常理想的，因为它采用的是电子引擎。”
所以，下次你看到一辆红色跑车疾驰而过，你可以想一想电子中隐藏的力量，还有热电装置如何让跑车引擎更有效率。
