在工廠、資料中心和發電廠內，熱通常被視為一個問題而不是一種資源。它以羽狀飄散，溫暖了周圍的空氣，然後消失在大氣中，很少有人考慮到它的潛力。 然而，一些工程師現在又回到了浪費的能源上，並提出了一個稍微不尋常的問題：如果一種記住其形狀的金屬可以幫助將其轉化為電能呢？這個想法一開始聽起來幾乎是間接的。不是渦輪機，不是太陽能板，而是一條不斷彎曲、鬆弛、然後恢復原狀的電線。這種所謂的形狀記憶金屬，通常與鎳鈦諾聯繫在一起，自 1959 年以來，醫學和工程領域已對其進行了數十年的研究。 但它在能源系統中的作用才剛開始被認真探索。儘管人們的預期較為謹慎，但人們越來越關注這樣的小物理技巧是否可以緩解世界各地正在出現的更大電力挑戰的部分問題。
這種奇怪的形狀記憶金屬可以彎曲、扭曲並恢復原狀
根據伯克利實驗室報道，鎳鈦諾是一種鎳鈦合金，其行為與一般金屬不同。它可以比鋼或銅彎曲得更多，而不會破壞其結構，然後在條件變化時恢復其原始形狀。這種反應與溫度變化和晶體結構的內部重排有關。它最初是在二十世紀末為專業應用而開發的，後來進入醫療工具和矯正領域。 原因很簡單：它可以重複彎曲而不會造成永久性損壞。工程師有時將其描述為一種「記住」其起始位置的材料，儘管這種描述只是粗略地描述了其內部發生的情況。 使能源討論變得有趣的不僅僅是它的記憶，而是它在反覆推動加熱和冷卻循環時產生的運動。
如何 廢熱 工業可能成為新能源
在整個產業中，正常運作的副產品會產生大量的熱量。一些估計表明，全球能源使用的很大一部分最終成為從未再利用的廢熱。其中大部分是低品位的，這意味著它是溫暖的而不是熱的，這使得使用傳統系統難以有效捕獲。這就是鎳鈦諾開始引起關注的地方。當暴露在變化的溫度下時，它會以可重複的循環收縮和膨脹。理論上，這種運動可以轉換為機械能，然後轉換成電能。這個原則並不新鮮，但挑戰始終是規模和效率。將微小的物理運動轉化為有用的電力輸出而不在轉換步驟中損失大部分電力輸出並不簡單。 即便如此，材料科學家似乎越來越願意透過改良的工程工具重新審視舊有的想法。
形狀記憶能源技術背後隱藏的弱點
存在一些不容忽視的實際障礙。鎳鈦諾系統需要精確的溫度控制來維持循環運動，而這在熱量水平不可預測地波動的現實環境中並不總是可用。耐用性是另一個問題。反覆的熱循環給材料帶來了壓力，與現有的能源技術相比，長期性能數據仍然有限。 從機械運動轉換為電力期間的效率損失仍然是一個問題。專家表示，即使這個概念有效，它也不太可能取代大規模發電方法。在當今考慮的大多數情況下，風能、太陽能和核電仍然構成長期能源規劃的支柱。
