隨著全球汽車產量的不斷提高，汽車尾氣對環(huán)境的污染日趨嚴重，各國研究人員一直在尋找治理汽車尾氣的方法。而美國研究人員正在開發(fā)一種發(fā)電機，它可以使汽車“吃掉”自己排放的尾氣。
實際上，早在2008年的時候，就有美國媒體報道，美國能源部資助的這項研究，由通用汽車公司與俄亥俄州州立大學合作進行。研究人員將一種特殊的電鍍金屬裝置安裝在汽車排氣管上，利用尾氣與空氣間溫差導致的熱電效應，形成電流，通過電動機驅動汽車。專家解釋說，在上述裝置內由兩種金屬組成的回路中，如果兩個接觸點之間產生溫度差，金屬電子的狀態(tài)會發(fā)生變化形成電流，這種熱電轉換現(xiàn)象即為熱電效應。
研究人員指出，這一裝置可使一輛雪佛蘭越野車的燃油利用率提高5%，相當于每升燃油多跑0.43公里。小型車如果安裝這種裝置，節(jié)油效果會更明顯。
當時報道稱，美國能源部希望通過這項研究將汽車燃油利用率提高10%。研究人員說，如果該裝置最終達到這一目標，通用汽車公司今后在美國銷售的所有汽車有望每年節(jié)省燃油約1億加侖(約3.78億升)。
近日，美國《大眾科學》雜志對于該項目又有了更新報道，美國普渡大學的研究人員正與通用汽車聯(lián)合開發(fā)一種利用溫差產生電流的熱能發(fā)電機，這種發(fā)電機可將汽車尾氣中的熱量轉化成電能，從而達到“吃掉”汽車尾氣的目的，并節(jié)省燃料。
從今年1月份開始，這個研發(fā)團隊一直設法在汽車三元觸媒轉換器后安裝一個由金屬芯片構成的初始模型，該模型可以從溫度高達700攝氏度的廢氣中收集熱量。
領導這項研究的普渡大學機械工程系教授徐先凡解釋說，因為熱能轉化為電能的過程中會出現(xiàn)巨大的溫差，而且只有使這種溫差持續(xù)才能產生電流，所以這種金屬必須能夠經受住巨大的溫差——一面要接觸高溫氣體被加熱，而另一面則必須保持低溫。
研發(fā)團隊目前最大的挑戰(zhàn)之一是尋找一種導熱很差的金屬，這樣汽車尾氣中的熱量就不會從一面?zhèn)鞯搅硪幻媪恕?/p>
通用汽車的研究者們目前正在測試一種名為“方鈷礦”的金屬，它是含有鈷、砷化物、鎳和鐵的混合物，如再加進含鈰的稀土元素合金，還可使這種方鈷礦的導熱性再次降低。
熱電轉化技術不僅可以為車輛提供電力，還可對家庭和發(fā)電場的廢熱進行回收利用，以及用于新型太陽能電池。
美國國家科學基金和能源部已向該項目提供了總額達140萬美元的資金支持。
新技術可收集汽車廢熱轉換成電力
就算是目前最先進的熱電組件(thermoelectrics)，其轉換效率也大概只有5%；但目前的最新研究成果顯示，有一種叫做 Skutterudites 的材料──再加上一種將其原子對齊的新技術──就能將熱電組件的效率提升到20%，足以商業(yè)化。若將如此高效率的熱電轉換器裝在車輛的排氣管上，就可將廢熱轉換成電力，為混合動力車輛的電池充電。
Skutterudites材料有很好的導電性，但導熱性卻不佳；最近美國密西根大學(University of Michigan)教授Ctirad Uher 發(fā)現(xiàn)，在該種化合物中某種特定配置的鋇合金(barium alloy)，可大幅增加Skutterudites材料的轉換效率。這種技術能有效地降低Skutterudites的導熱系數(shù)，從而大幅提升其熱電轉換效率。Uher 是與同校教授Massoud Kaviany 合作進行上述研究。
研究人員聲稱，汽車制造廠商可以使用他們所研發(fā)的新材料，從車輛的排氣管收集廢熱來發(fā)電：“這是一個現(xiàn)成的、很大的發(fā)熱源。”Uher表示。這項研究案是由美國能源部旗下的基礎能源科學辦公室(U.S. Department of Energy's Office of Basic Energy Sciences)，以及密西根大學的太陽能與熱能轉換中心(Center for Solar and Thermal Energy Conversion)共同贊助。
光與電之間的能量轉換(LED/太陽能電池)，以及光與熱之間的能量轉換(電燈泡/溫室)，跟電與熱之間的熱電轉換是互補的
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