内燃机（即通过汽油驱动汽车的发动机）仅使用燃料潜在能量的四分之一，其余部分则以热量的形式通过废气流失。现在，在期刊《ACS应用材料与界面（ACS Applied Materials & Interfaces）》上发表的一项研究展示了如何将废气热量转化为电能。据外媒报道，宾夕法尼亚州立大学帕克分校（Pennsylvania State University, University Park）等机构的研究人员展示了一种热电发电机系统原型，可以减少燃料消耗和二氧化碳排放，有望促进可持续能源发展。

（图片来源：pubs.acs.org）

燃料效率低下会导致温室气体排放，因此需要创新废热回收系统。热回收系统（称为热电系统）使用半导体材料，根据温差将热量转化为电能。然而，许多现有热电设备设计笨重且复杂，需要额外的冷却水来维持必要的温差。现在，由Wenjie Li和Bed Poudel领导的研究团队开发出紧凑型热电发电机系统，可以有效地将汽车、直升机和无人机等高速运载工具的废气余热转化为能量。

这种新型热发电机包含由碲化铋制成的半导体，并使用热交换器（类似于空调中使用的热交换器）来收集汽车排气管道中的热量。该团队还集成可以调节温度的硬件，称为“散热器”。该散热器能够明显增加温度差，从而直接影响系统电输出。该原型可以实现40瓦的输出功率，大约足以为灯泡供电。重要的是，结果表明高气流条件（例如排气管中的条件）可以提高效率，从而增加系统的电输出。

在模拟高速环境的仿真过程中，该废热系统表现出很强的通用性，在类似汽车的排气速度下可产生56w的功率，在类似直升机的排气速度下产生146w，分别相当于5个和12个18650锂离子电池的功率。

研究人员表示，这种实用系统可以直接集成至现有排气口，而不需要额外的冷却系统。随着人们对清洁能源解决方案的需求不断升级，这项工作可能有助于将热电装置实际集成至高速车辆中。