體溫發(fā)電

　　體溫發(fā)電的實(shí)質(zhì)是溫差發(fā)電。1821年，德國(guó)物理學(xué)家托馬斯·塞貝克發(fā)現(xiàn)，在兩種不同的金屬所組成的電路中，當(dāng)兩個(gè)接觸處的溫度不同時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生電流。后來(lái)，人們開始嘗試用這個(gè)發(fā)現(xiàn)來(lái)進(jìn)行發(fā)電，這種發(fā)電方法被稱為溫差發(fā)電。目前主要用海洋表面和深處的溫差來(lái)進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電規(guī)模還較小。

圖示：體溫發(fā)電原理示意圖

　　不同的金屬導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)具有不同的自由電子密度(或載流子密度)，當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體相互接觸時(shí)，在接觸面上的電子就會(huì)由高濃度向低濃度擴(kuò)散。而電子的擴(kuò)散速率與接觸區(qū)的溫度成正比，所以只要維持兩金屬間的溫差，就能使電子持續(xù)擴(kuò)散，在兩塊金屬的另兩個(gè)端點(diǎn)形成穩(wěn)定的電壓。由此產(chǎn)生的電壓通常每開爾文溫差只有幾微伏。這種塞貝克效應(yīng)通常應(yīng)用于熱電偶，用來(lái)直接測(cè)量溫差。

　　注：“塞貝克”效應(yīng)——兩種不同的金屬連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)閉合回路時(shí)，如果兩個(gè)連接點(diǎn)的溫度不一樣，就能產(chǎn)生微小的電壓。一般而言，溫差越大產(chǎn)生的電壓越大。

　　韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)電氣電子工程系研究團(tuán)隊(duì)日前表示，已開發(fā)出像衣服一樣可穿著，并利用體溫為手機(jī)和穿戴式電子設(shè)備提供充足電力的“可穿戴式熱電元件”。熱電元件是指將熱能量轉(zhuǎn)化為電子能量的半導(dǎo)體元件，這是利用連接兩種金屬時(shí)，如果一邊高溫一邊低溫，就會(huì)在兩個(gè)電路之間產(chǎn)生電流的現(xiàn)象的元件,一般都是由碲化鉍(Bi2Te3)和碲化銻(Sb2Te3)等熱電物質(zhì)制作。

　　新元件像普通纖維那樣容易加工、比較輕便，但電力生產(chǎn)能力是相同重量的陶瓷類元件的14倍。如果用貼在胳膊上的腕帶形態(tài)來(lái)制作，就會(huì)產(chǎn)生大約40毫瓦(以氣溫零上20度，體溫37度為基準(zhǔn))的電力，大大超過(guò)了在智能帶上使用的電子傳感器電力消耗量。如果制作成上衣大小來(lái)穿，就可生產(chǎn)兩瓦電力，甚至可以供手機(jī)通話。

　　若將這種熱電元件穿在身上，就會(huì)根據(jù)外部氣溫和體溫的差異產(chǎn)生電流。但現(xiàn)有產(chǎn)品使用陶瓷類基板，又硬又重。最近開發(fā)出部分使用柔軟有機(jī)材料的元件，但能源效率與現(xiàn)有元件相比只有百分之一左右。

　　但KAIST研究團(tuán)隊(duì)與此相反，在換上效率較高的熱電物質(zhì)，制造成墨水形態(tài)后，以在柔軟的玻璃纖維前后印刷的方法成功實(shí)現(xiàn)“一箭雙雕”。

　　趙秉鎮(zhèn)教授表示，目標(biāo)是在3年內(nèi)要使能源效率比現(xiàn)在多四倍，實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。起初是用于輔助現(xiàn)有電池，但將來(lái)還可以制作沒有電池的電子設(shè)備。