Sensoren die in de omgeving zijn geplaatst, brengen lange tijd buiten door in alle weersomstandigheden, en ze moeten zichzelf continu van stroom voorzien om gegevens te verzamelen. Veel, zoals fotovoltaïsche cellen, de zon gebruiken om elektriciteit op te wekken, maar 's nachts buitensensoren van stroom voorzien is een uitdaging.

Thermo-elektrische apparaten, die het temperatuurverschil tussen de boven- en onderkant van het apparaat gebruiken om stroom op te wekken, bieden enige belofte voor het benutten van natuurlijk voorkomende energie. Maar, ondanks het feit dat het efficiënter is dan fotovoltaïsche, veel thermo-elektrische apparaten draaien het teken van hun spanning om, wat betekent dat de elektrische stroom de richting van zijn stroom verandert, wanneer de omgevingstemperatuur verandert, dus de spanning zakt minstens twee keer per dag naar nul.

"Het teken van het thermo-elektrische apparaat hangt af van het temperatuurverschil tussen de boven- en onderkant van het apparaat, auteur Satoshi Ishii zei. "Koeling kan worden gebruikt om een ​​temperatuurverschil te creëren ten opzichte van de omgevingstemperatuur, en als er een temperatuurverschil is, thermo-elektrische opwekking is mogelijk."

In een onderzoek dat deze week is gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven , de auteurs hebben een thermo-elektrisch apparaat getest dat bestaat uit een golflengte-selectieve zender die het apparaat gedurende de dag constant koelt met behulp van stralingskoeling, de verspreiding van thermische energie van het apparaat in de lucht. Als resultaat, de bovenkant van het apparaat is koeler dan de onderkant, waardoor een temperatuurverschil ontstaat dat dag en nacht en verschillende weersomstandigheden een constante spanning creëert.

De auteurs vergeleken een breedbandzender met een selectieve zender, het tonen van de selectieve emitter vermijdt het probleem dat de spanning tot nul daalt tijdens omgevingsveranderingen in temperatuur.

"Voor de selectieve zender, het is het beste om de emissiviteit dicht bij de eenheid te hebben in het atmosferische venster, ongeveer 8 tot 13 micrometer, waar de atmosferische transmissie hoog is en thermische emissie effectief in de ruimte kan uitstralen, die op zijn beurt het apparaat koelt, ' zei Ishi.

Het apparaat dat ze testten, bestaat uit een 100 nanometer dikke aluminiumfilm op de bodem van een glassubstraat. De auteurs ontdekten dat andere warmtebronnen, zoals het dak waar een sensor zou kunnen worden gemonteerd, kan het vermogen om spanning te genereren vergroten.

"Een groot temperatuurverschil resulteert in een grote thermo-elektrische spanning, Ishii zei. "Door de warmte aan de achterkant van het apparaat te gebruiken, wordt het temperatuurverschil tussen de onderkant en de bovenkant groter, dus warmte van achter het apparaat is gunstig voor thermo-elektrische opwekking."