磁混合系统通过辐射冷却日夜发电国家 材料科学研究所该设备的顶部保持凉爽，而底部分别通过散热和吸收热量保持温暖。信用：斯塔姆一种新设备在白天收集两种类型的能量，使其一端凉爽，另一端热，以全天候发电。通过进一步改进，该设备可用于离网物联网传感器。详细信息发表在《先进材料科学与技术》杂志上。至少 200 年前，科学家们就知道可以从温度梯度中产生电力，这种现象称为热电发电。最近，研究人员通过改变材料参数和引入新原理开发了热电转换技术。例如，研究人员发现磁性材料可以通过沿着温度梯度诱导电子自旋流动来产生热电电压，称为自旋塞贝克效应，并且垂直于梯度增加器件的长度会提高电压。科学家们希望基于自旋塞贝克效应制造更高效、更薄的热电器件。然而，设备越薄，保持其顶部和底部之间的温度梯度就越困难。

日本国家材料科学研究所的石井聪（Satoshi Ishii）和内田健一（Ken-ichi Uchida）及其同事通过制造一种在顶部持续冷却并在底部吸收来自太阳的热量的磁混合系统，解决了这个问题。通过这种方式，该设备可以收集两种类型的能量。辐射冷却发生在顶部，因为热量以红外辐射的形式从材料中流失，而太阳辐射在底部被吸收。

“为了实现更可持续的社会，充分利用可再生能源非常重要，”石井解释道。“日间辐射冷却和太阳能加热都已用于改善各种热电应用。我们的设备同时使用这两种类型的能量来产生热电电压。”

它是这样工作的：该设备有四层。顶层是由钆镓石榴石制成的顺磁绝缘体。该层对阳光是透明的，并向宇宙发射热辐射，变得更冷。阳光穿过下面由钇铁石榴石制成的亚铁磁层。该层也是透明的，因此光线继续向下进入底部的两个吸光层，由顺磁性铂和黑体涂料制成。由于阳光吸收，底部保持温暖。由于器件顶部和底部之间的温度梯度，自旋电流在亚铁磁层中产生，并在顺磁性铂层中转换为电压。

该设备在晴朗的日子里效果最好，因为云层通过阻止发射的红外辐射穿过大气并减少太阳加热来降低可实现的温度梯度。

虽然很有希望，但该装置的热电发电效率仍然很低。该团队计划通过改进设计、试验不同的材料组合以及开发更新颖的热电发电策略来提高效率。