廢熱化電

李彤彤

呂松經(jīng)常做實(shí)驗(yàn)、寫論文到半夜不回宿舍，實(shí)在撐不住就在導(dǎo)師辦公室里的沙發(fā)上休息一下，久而久之那張沙發(fā)上的皮都破了。

研究生一年級的時(shí)候，呂松做了一個(gè)關(guān)于溫差發(fā)電的項(xiàng)目。

基于“塞貝克效應(yīng)”溫差發(fā)電材料，當(dāng)兩端處于不同溫度時(shí)，材料端部之間會產(chǎn)生電壓，進(jìn)而發(fā)出電力。因此可以收集不同熱源的“廢熱”轉(zhuǎn)化為電力。熱電領(lǐng)域考察材料內(nèi)部電和熱的直接耦合。因?yàn)樗鼈儧]有活動部件，沒有噪音，沒有污染，非常可靠并且大小尺寸容易調(diào)整，故而受到廣泛關(guān)注并成為研究熱點(diǎn)。但是，熱電技術(shù)也存在效率低下，電功率低等問題。

影響熱電發(fā)電效率的因素主要有三點(diǎn)，熱電材料的性質(zhì)，熱源的熱流密度和冷端的散熱性能。該實(shí)驗(yàn)屬于太陽能熱電發(fā)電機(jī)的子課題，討論了不同熱流密度的條件下，通過試驗(yàn)和模擬來探討熱電模塊在該條件下，不同的連接方式等對系統(tǒng)電功率輸出性能的影響，以及多個(gè)TEG模塊混合連接時(shí)多模塊陣列具有不同的溫度差異對輸出性能的影響。由于課題組設(shè)計(jì)的特殊結(jié)構(gòu)的熱電模塊對冷端溫度和扇熱有特殊需求，風(fēng)機(jī)的強(qiáng)制對流散熱始終達(dá)不到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)的要求。而換用流體或大功率強(qiáng)制換熱設(shè)備又不符合研究主題的條件，所以只能使用空調(diào)系統(tǒng)人為營造低溫環(huán)境。但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果不盡人意，也與模擬結(jié)果相去甚遠(yuǎn)。一次合肥下了幾年不遇的大雪，呂松興奮至極，請示過導(dǎo)師后發(fā)動實(shí)驗(yàn)室全體同學(xué)，把他整套實(shí)驗(yàn)設(shè)備搬到室外。他在雪地里蹲了四天，實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常好。

呂松現(xiàn)在主要做的是在太陽能領(lǐng)域關(guān)于新能源材料及系統(tǒng)方面的研究，研究新材料、新結(jié)構(gòu)、新效應(yīng)以提高能量的利用效率與轉(zhuǎn)換效率，實(shí)驗(yàn)室所做過的項(xiàng)目大體有：新一代太陽能光伏光熱綜合利用技術(shù)研發(fā)、高效太陽能選擇性涂層及功能材料研發(fā)、基于新型熱力循環(huán)的太陽能熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)。

和導(dǎo)師的一次聊天中，呂松偶然得知導(dǎo)師朋友的孩子因沒戴頭盔在夜晚騎行時(shí)發(fā)生意外，受到重傷。因?yàn)檫\(yùn)動發(fā)熱出汗，絕大多數(shù)人在騎行時(shí)不愿意佩戴安全頭盔，使得我國自行車事故傷亡率較高，他萌生了開發(fā)一款自發(fā)電智能頭盔的想法。為了解決熱電材料效率低下的問題，他聯(lián)系了全國18家研究熱電材料的科研單位和相關(guān)企業(yè)，以及麻省理工、帝國理工等國際知名高校，終于在中低溫范圍內(nèi)熱電材料中取得突破，成功開發(fā)出利用人體騎行過程中散發(fā)的熱量發(fā)出電力并給予智能警示的自發(fā)電安全頭盔。

這款智能頭盔在第十屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實(shí)踐與科技競賽中獲得全國特等獎(jiǎng)，在第45屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展獲得金獎(jiǎng)。

呂松在學(xué)期間，發(fā)表本學(xué)科領(lǐng)域頂級期刊SCI論文9篇；申請國家專利10項(xiàng)；主持中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金2項(xiàng)，大學(xué)生、研究生創(chuàng)新項(xiàng)目5項(xiàng)，并參與多項(xiàng)國際、國家重大科研基金項(xiàng)目；參與編寫本領(lǐng)域?qū)I(yè)著作2部，其中英文國際著作1部；擔(dān)任《Applied Energy》《Energy》《Journal of Renewable and Sustainable Energy》等期刊審稿人；獲得研究生國家獎(jiǎng)學(xué)金；獲得第45屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎(jiǎng)，全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實(shí)踐與科技競賽最高獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

責(zé)任編輯：方丹敏