新型热电发电机：可通过温度梯度产生电流

据外媒报道，日本国家材料科学研究所(NIMS)的工程师开发出了一种新型热电发电机，它可以通过温度梯度产生电流。通过从一个表面吸收太阳的热量再从另一个表面释放出来，该设备可以实现日夜发电。

热量从较热的物体传递到较冷的物体，这是物理学的基本原理。热电发电机就是利用了这一点，两个表面之间的温度梯度使电子从较热的一端移动到较冷的一端从而产生电流。这被称为塞贝克效应。从理论上讲，这些热电材料、涂料和发电机可被用于回收来自几乎任何地方的废热，如发动机、排气管、发电厂甚至衣服或炊具。

在这项新研究中，NIMS的研究人员开发了一种太阳能热电发电机，这种发电机基于一种被称为自旋塞贝克效应的原理变化。在这种情况下，电流来自于电子的自旋流，由每个电极中的磁性材料产生。

新设计由四层组成，每一层都有重要的工作要做。最上面的两层是透明的，这样阳光就可以通过最下面的两层吸收阳光。这意味着顶层保持凉爽，底层保持温暖，中间两层则通过由此产生的温度梯度来发电。

限制热电发电机效用的一个主要因素是寒冷的一面不能足够快地释放热量，因此温度梯度趋于平缓。这个新装置通过将多余的热量直接排入太空来解决这个问题。这要归功于最上层，由钆镓石榴石(GGG)制成的副磁体，它发出的红外辐射可以直接穿过大气层。

第二层是由钇铁石榴石组成的铁磁体，其由温度梯度产生自旋电流。下面的第三层是由铂制成的顺磁体，它将自旋电流转换成可用的电压。最后一层涂上黑体涂料以便吸收阳光并保持热量。

该团队表示，这种设计可以让该设备日夜不停地发电，因为底层的热量可以保持一段时间。工程师们介绍称，这种方法在晴朗的天气里效果最好，因为云层可以阻挡红外辐射。

换言之，工程师们承认当前版本的效率仍然非常低。不过他们计划通过调整设计和材料来改善。