近年來，應對全球變暖的緊迫性已經超越了以往任何時候，氣候變化帶給人類的威脅正越來越大。2018年年底，政府間氣候變化專(zhuan) 門委員會(hui) （IPCC）發布的一份報告顯示，為(wei) 了將全球氣溫升高幅度控製在1.5℃以內(nei) （與(yu) 工業(ye) 化前水平相比），我們(men) 必須確保碳排放在2030年之前降低45%，並且在本世紀中葉以前降低至零。
 

　　但是，僅(jin) 靠可再生資源很難做到這一點。100%使用可再生能源是否真的能夠幫助人類對抗氣候變暖也廣受爭(zheng) 議。人們(men) 爭(zheng) 論的核心問題源於(yu) 風能和太陽能這兩(liang) 種最大的可再生能源是“可變的”。它們(men) 每天都會(hui) 發生變化，是“不可人為(wei) 調節的”。
 

　　輻射冷卻：“反太陽能”裝置誕生
 

　　然而，清潔能源技術的新突破可能會(hui) 帶來希望。美國加州大學洛杉磯分校和斯坦福大學的研究人員發明的新型“反太陽能”裝置，能夠彌補太陽能的限製，在黑暗中發電，為(wei) 人類所用。


 

　“反太陽能”裝置的外觀 | AASWATH RAMAN
 

　　該設備利用了輻射冷卻的概念，也就是夜晚天空涼爽時，地球表麵的物體(ti) 將熱量輻射到大氣中，從(cong) 而使溫度低於(yu) 環境空氣的現象。兩(liang) 所高校的研究人員之前就利用了同樣的概念，製造了一種耗能極低的被動冷卻係統。在這項研究中，研究人員利用了同樣的概念，借助溫差在夜間發電。
 

　　為(wei) 了打造這種夜間可再生能源的新型裝置，研究小組從(cong) 一個(ge) 商用熱電模塊開始著手研究，這個(ge) 模塊可以把溫差轉換成電能。他們(men) 把熱電模塊的一麵固定在一個(ge) 20厘米寬的鋁製圓盤上，該圓盤上塗有一層商用黑色油漆。然後研究人員把它放在一個(ge) 覆蓋聚酯薄膜的塑料附件上，並使用透明蓋子遮蓋。
 

　　將遮蓋的這一麵朝向天空並且向天空輻射熱量，保持其溫度低於(yu) 周圍空氣。該裝置的另一麵則由未加塗層的20厘米鋁盤製成，這一麵通過周圍空氣進行加熱，使其溫度與(yu) 周圍空氣一致。到了夜間，兩(liang) 個(ge) 盤麵就會(hui) 產(chan) 生幾攝氏度的溫差。



 

　　設備示意圖 | AASWATH RAMAN
 

　　塗漆的圓盤充當的是輻射發射器，當熱量從(cong) 地球表麵輻射到空氣中，會(hui) 通過熱電模塊進入圓盤，之後圓盤就會(hui) 將熱量向上輻射。白天的時候，該設備可以反向工作來吸收陽光，利用太陽傳(chuan) 遞到圓盤的熱量以及散發到外部環境的熱量進行發電。
 

　　在2018年12月一個(ge) 無雲(yun) 的晚上，研究人員在斯坦福大學測試了這個(ge) 模型。該發電裝置每平方米能夠產(chan) 生25毫瓦的電量，也就是說，它所產(chan) 生的電量足以讓人們(men) 在晚上點亮一個(ge) LED燈泡。其它小型電子設備也完全夠用，比如說電量大約為(wei) 1毫瓦的助聽器，或耗電量大約為(wei) 5毫瓦的激光筆。
 

　　新技術的優(you) 與(yu) 劣
 

　　研究人員說，這種設備的製造成本隻有30美元（約合人民幣214元），應該很容易大規模生產(chan) 。但是在未來，這種設備需要進一步的工程改進，比如說采用更好的保溫材料或者增加散熱器的麵積等。他們(men) 表示，這種裝置在地中海或沙漠氣候等幹燥、溫暖的條件下效率更高，每平方米能產(chan) 生0.5瓦的電量。



 

　　用該裝置點亮的燈泡 | AASWATH RAMAN
 

　　該研究的作者、斯坦福大學電氣工程教授Shanhui Fan表示：為(wei) 了讓地球保持大致恒定的溫度，來自太陽的能量必須與(yu) 地球熱輻射出去的熱量大致相當。這意味著可供“反太陽能電池”使用的能量非常龐大。
 

　　該研究的合著者、加州大學洛杉磯分校材料科學與(yu) 工程助理教授阿斯沃斯·拉曼（Aaswath Raman）稱，這種裝置的效率不高，即使在極限狀態下運行也無法與(yu) 太陽能相提並論，或許隻有不到太陽能的百分之一。但是它成本很低，壽命比電池長，且與(yu) 太陽能相比，適用範圍更廣。當然，它也為(wei) 人類提供了一種在太陽能電池板失效時的全新發電方法。
 

　　從(cong) 概念驗證到實際使用
 

　　這項研究發表於(yu) 《焦耳》雜誌上，研究人員指出，地球上有13億(yi) 人缺乏可靠的電力供應。雖然有太陽能電池，但這些人群還需要夜間照明，而借助太陽能電池板進行電池存儲(chu) 的方式又會(hui) 提高成本。因此，研究人員設計出了這種夜間發電的技術。
 

　　但目前來說，這隻是一個(ge) 概念的驗證。研究人員認為(wei) ，在提升保溫性等更理想的條件下，該裝置的發電量會(hui) 提升。借助更大的圓盤，這種裝置或許能夠為(wei) 一個(ge) 家庭提供連續照明。
 

　　這種夜間發電裝置的改善型版本很可能在未來的某一天，很可能為(wei) 房間點亮電燈、為(wei) 你的手機充電，或者為(wei) 偏遠地區以及資源匱乏地區的其它電子設備供電。如此一來，這些地區在夜間太陽能電池板無法工作時就能夠正常供電。



 

　　也許有一天這項新技術將為(wei) 你的手機供電 | Pixabay
 

　　接下來，研究人員計劃對它進行改進，比如說加強頂板周圍的保溫性等。這項技術未來的潛在應用是無限的。如果這項技術最終能得到改善，並且產(chan) 生與(yu) 標準太陽能電池板差不多的電量，那麽(me) 它將改變可再生能源行業(ye) ，成為(wei) 取代化石燃料的有力競爭(zheng) 者之一。