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溫差壓力發電暫限替代電池 多國研大規模使用

【明報專訊】納米及先進材料研發院(NAMI)研究發展總監李基凡博士(圖)表示,「熱電效應」(溫差發電)1821年由愛沙尼亞裔物理學家Thomas Johann Seebeck發現。當某些物料(主要是半導體或金屬)的兩面出現一定程度溫差,內部會產生微弱電流,溫差愈大電流亦愈大。美國MATRIX Industries近兩年的智能手表PowerWatch系列,就是利用體溫和氣溫的溫差來充電。

至於「壓電效應」(壓力發電),則是法國物理學家Paul-Jacques Curie和Pierre Curie兄弟於1880年發現。某些晶體材料在連續的擠壓及釋放狀態時會變形,並產生微弱電流。「壓電效應」現時主要應用於打火機和氣體爐具的點火裝置。YouTube亦可看到不少外國DIY高手使用壓電材料自製閃燈運動鞋。

昔只用於硬物料

研出軟物料成突破

兩種效應的最大亮點,是可將一些本來白白浪費掉的能源轉化成電力。李基凡指出,以往業者發現可產生該兩種效應的多是金屬、半導體、陶瓷等單一硬性物料,不太適合用於衣服、鞋履和穿戴式電子裝置等。NAMI的突破是研發出可產生兩種效應的軟性複合材料,而且它們也算纖薄,生產成本亦不高。NAMI已就這兩種材料取得專利。

日韓壓電材料鋪路

發電小不耐用

據悉,日本、以色列、韓國等至少幾年前已開始研究使用這兩種效應產生較大電力,例如在街道鋪設壓電物料、研究海洋深層與表層的溫差發電。但有關技術暫時不太成熟,大多處於研究或早期試用階段。例如東京五色櫻橋鋪設的壓電材料,所產電力只夠供應其燈光所需的小部分;韓國亦曾試驗在公路鋪設壓電材料,但物料短時間即損壞。

現時兩種效應的主流和實際應用,主要限於作為乾電池級別的替代電源,大規模發電技術還未成熟。李基凡亦承認,NAMI的專利壓電材料,需在一隻腳板大小的面積施加10公斤或以上壓力才可產生少許電力。這樣的效能,相信還未足以製成一面打字、一面充電的無線鍵盤或無電池遙控器。

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