溫差發(fā)電：飛行用“自供電傳感器”將很快到來(lái)

　　根據(jù)歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)(EADS)的創(chuàng)新工場(chǎng)和維也納科技大學(xué)的報(bào)告稱，其正在開發(fā)一個(gè)用于監(jiān)控飛行器完整性的"自供電傳感器"項(xiàng)目，且這個(gè)溫差能量采集模塊(thermoelectric Harvesting Modules)的首次飛行試驗(yàn)，已在一架空客的飛機(jī)上進(jìn)行。飛行器的框架要經(jīng)受濕度、壓力、速度、溫度、飛鳥撞擊、乘客和貨運(yùn)配載、以及著陸時(shí)的急劇變化，如未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)某些情況，其結(jié)果將可能是災(zāi)難性的。

　　歷經(jīng)了重大歷程的飛機(jī)，可能遇到腐蝕、剝離、破解、脫膠等嚴(yán)重境況。當(dāng)前已應(yīng)用的各種傳感器，可以在臨界水平到達(dá)之前，監(jiān)測(cè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)和組件的降解，可為維護(hù)工程師提供充裕的維修安排時(shí)間，更換很有可能會(huì)失效的零部件。這種預(yù)防性的維護(hù)，有助于改善飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本和飛行時(shí)間。

　　現(xiàn)有的系統(tǒng)，使用的基于導(dǎo)線的技術(shù)，這使得飛機(jī)的整體重量和設(shè)計(jì)復(fù)雜性都有所增加。此外，傳統(tǒng)的電池并不是專門為暴露在溫差極大的環(huán)境下設(shè)計(jì)的。沒有人希望經(jīng)常更換飛機(jī)上的所有傳感器和電池。

　　外媒首次報(bào)道EADS和維也納理工學(xué)院的研究的一個(gè)可行的、符合成本效益的無(wú)線解決方案，是在2011年。其采用了"熱電能量采集模塊"為傳感器供電，并以無(wú)線的方式，將數(shù)據(jù)提交到系統(tǒng)監(jiān)控裝置。

　　這些能量收集裝置，可以借由飛機(jī)起飛和著陸時(shí)的溫差，產(chǎn)生傳感器所需的少量電能。每個(gè)收集器包含了一個(gè)小水箱，可收集來(lái)自地面溫暖的空氣能;當(dāng)飛機(jī)上升時(shí)，溫暖的水和外壁間較冷的溫差，被用來(lái)產(chǎn)生電能(這種現(xiàn)象被成為"龐貝克效應(yīng)"——Seebeck effect)。

　　反之，當(dāng)外壁溫度比水箱要高的時(shí)候，收集器的設(shè)計(jì)也能儲(chǔ)存足夠多的工作能量。只要飛機(jī)在巡航時(shí)有著足夠大的溫度差。

　　在最近的實(shí)驗(yàn)中，有數(shù)架飛機(jī)進(jìn)行了不同配置、航程和溫度下的循環(huán)測(cè)試。結(jié)果證實(shí)，2年前在模擬氣候室進(jìn)行的最初模擬，已在嚴(yán)酷的飛行環(huán)境中被證明——溫差電能的收集——是可行的。

　　維也納科技大學(xué)的博士研究生Alexandros Elefsiniotis表示，"我們已能在飛行中獲得約23焦耳的能量，這功率已足夠用于無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)了"。

　　研究人員也在研究在飛行情況下，比水更適合的不同替代品。

　　EADS創(chuàng)新工場(chǎng)(Innovation Works)的Beaker教授說(shuō)到，"我們希望在未來(lái)的自主傳感器上使用最先進(jìn)的技術(shù)，因此該方法吸引了我們極大的興趣。我們相信——'能源自主的傳感器'——將很快用于在天上飛的飛行器上"。