科学家利用一种古老引擎 将夜间自然温差转化为电力

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2025/11/18 中时新闻网 江飞宇



蒙迪教授与他设计的环境温差式史特林引擎。(图/UC Davis)

当太阳下山，夜晚来临以后，环境的温度就降下来了，但是白天持续被太阳曝晒的地面，却还是有一些热热的温度，这是我们再常见不过的现象。不过科学家就在思考，这样的温度差可不可以加以利用? 现在研究人员利用一种古老的引擎装置，试着从温暖的地面与寒冷的夜空之间产生的自然温差，转化为机械动力并用于发电。


这项研究成果近期发表在《科学进展》（Science Advances）期刊。加州大学戴维斯分校(UC Davis)的工程师们以史特林引擎(Stirling Engine)为基础进行更灵敏的改装。该研究的合着者，工程教授蒙迪(Jeremy Munday)表示，许多发动机，包括内燃机，都需要较大的温差才能产生动力。然而，史特林引擎只需较小的温差，就能出现反应，甚至一杯热咖啡与周围空气之间的温差，都能令它运转。

史特林引擎是1819年由伦敦牧师史特林（Robert Stirling）提出，并申请专利的简单机械，多数的版本会需要一个飞轮，以及一个可让空气膨胀的加热室，当加热造成空气膨胀后，连杆带动飞轮转动，由于飞轮的惯性会继续推进，此时空间稍微冷却也会再带回连杆，所以连杆就回到原来地方，如此往覆旋转。

由于史特林引擎构造简单易制，所以许多的中小学的科学课程也会指导并制作，很容易让孩子与青少年产生科学兴趣。

蒙迪教授说：「通常情况下，史特林引擎的工作原理是将一侧与热源接触，而将另一侧连接到较冷的环境。所以如果你只是把它放在桌子上，它本身不会产生任何电力，因为它的各个面温度都一样，因此我们会帮它准备一个热源，比如一杯热咖啡。」

蒙迪和研究生德佩想(Tristan J. Deppe)知道，他们是否可以将较热的一侧接地面，而冷的一侧连接到到冷空气环境。

德佩和蒙迪的想法是，取一台简单的史特林发动机（本质上是一个活塞驱动飞轮），将其安装在一个可以接受辐射热量的面板上，然后将整个装置放在室外的地面上，于夜间进行测试。地面充当热端，另外设计一个天线，接收来自环境的冷空气。

为期一年的夜间实验表明，这种小型装置确实能够产生每平方公尺至少400毫瓦(milliwatts ,1/1000瓦)的机械功率。研究人员使用该装置进行了实验，直接驱动风扇，并将其与小型电动马达连接以产生电流。

实验表明，利用夜空发电是可行的。蒙迪表示，在湿度低、夜空晴朗的地区的发电潜力最大。这项小装置可用于温室或住宅建筑的通风。

文章来源：Mechanical Power by Linking Earth’s Warmth to Space

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