日夜温差变电力 工程师利用古老机械发明“无燃料发电”

当夕阳西沉、夜幕降临，周遭气温渐降，但白天被太阳炙烤一整天的地面仍残留热力，这种日夜温差的现象司空见惯。然而，科学家一直在思考：这股自然形成的温差，能否真正被利用？如今，美国科研团队成功利用一项古老机械原理，从温暖地面与寒冷夜空之间的温度差，提取能量驱动引擎，并转化为电力，开启夜间发电技术的新可能。

这项成果近日刊登于《科学进展》（Science Advances）。加州大学戴维斯分校（UC Davis）工程团队以 1819 年问世的史特林引擎（Stirling Engine） 为基础进行改良。研究合著者、工程学教授蒙迪（Jeremy Munday）解释，一般引擎如内燃机要产生动力必须依靠高温差，但史特林引擎却能在低温差下运作，甚至“一杯热咖啡与室温的差距”，都足以让它启动。

工程学教授蒙迪解释，一般引擎如内燃机要产生动力必须依靠高温差，但史特林引擎却能在低温差下运作，甚至“一杯热咖啡与室温的差距”，都足以让它启动。UC Davis

研究生德佩与蒙迪便设计出新装置。UC Davis

经过一整年的夜间测试，装置每平方公尺可产生至少 400 毫瓦（mW）的机械能量。UC Davis

日夜温差也可变电力，工程师利用古老机械发明“无燃料发电”。UC Davis

工程学教授蒙迪解释，一般引擎如内燃机要产生动力必须依靠高温差，但史特林引擎却能在低温差下运作，甚至“一杯热咖啡与室温的差距”，都足以让它启动。UC Davis

史特林引擎由英国牧师史特林（Robert Stirling）发明，其结构简单，主体包括活塞、飞轮与受热膨胀腔体，是中学生常用的科学示范装置。当一侧受热、空气膨胀推动活塞及飞轮，再靠飞轮惯性带动冷却、反复往复，便能持续运作。

蒙迪教授指出：“若你只是把它放在桌上，由于没有温差，它不会自行产生能量，因此我们通常要提供热源，如一杯热咖啡。”团队进一步思考：能否把引擎热端连接地面，而冷端连接到“寒冷的夜空”？

研究生德佩（Tristan Deppe）与蒙迪便设计出新装置：把史特林引擎安装于一块可向外辐射热量的面板上，整组装置放置在室外地面，让地面作为热源，而面板则像一支“天线”一般，将装置的热量辐射至遥远太空，使其冷却，形成稳定温差。

经过一整年的夜间测试，装置每平方公尺可产生至少 400 毫瓦（mW）的机械能量。研究人员成功以此直接驱动小型风扇，并利用马达将机械能转化为电能，证实夜空温差发电确具可行性。

蒙迪表示，这种技术在“空气干燥、夜空晴朗”的地区效能最佳，可应用于温室或住宅通风等用途。加州大学已就此项技术提出临时专利。

这项研究显示，人类不仅可望在白天利用太阳能发电，更可于夜间透过大自然的低温辐射补充能源，或将成为未来可再生能源的新方向。