編譯／韋士塔

以內燃機引擎提供動力的汽車，以燃燒化石燃料來產生動力，但這種燃料的效率相當低。科學家指出，車輛消耗的能源，約75%以熱量的形式從引擎和排氣管中損失掉；也因此，研究人員正嘗試回收這些被浪費的熱排放並加以利用，以大幅提高能源使用效率。

研究團隊指出，這個構想並非最近才被提出，但在車輛方面的應用卻遲遲沒有進展，部分原因是成本效益的考量；不過，隨著環保意識提升以及對燃料效率的需求增加，熱能回收技術近幾年來已成為關注焦點。

早期的汽車動力系統效率低下，即使科技進步，燃油效率逐漸提高，仍有大量的熱能未被有效利用。根據美國能源部（DOE）的報告，傳統內燃機的熱能利用率通常不到30%，這不僅拉高汽車的成本，也增加環境的負擔。

科學家過去幾年來持續研究把廢氣轉化為電能的技術，他們在發表於《ACS應用材料與界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）期刊的報告，發表一款創新熱電發電機（thermoelectric generator），能直接安裝在現有汽車的排氣管上，或者直升機等飛行裝置的排氣系統上，把廢氣轉為電能。

熱電發電機的運作原理是把裝置放置在產生廢熱的物體附近時，電子會從熱的一側被吸引到冷的一側，產生電流。產生電流的效率，則取決材料的選擇。研究人員表示，經過多次測試，他們發現碲化鉍（bismuth-telluride）製作的半導體效率最佳。

碲化鉍是性能優越的熱電材料，因為這種材料的熱電轉換效率非常理想，能夠提高整體系統的效能。

科學家表示，開發這項裝置的過程，主要挑戰是如何維持溫度差，因為發電機的低位區域一旦升溫，就無法產生電流。為了解決這一問題，研究人員嘗試多種方案，包括使用水來冷卻，但水冷技術的設計較複雜，且會增加裝置的重量。

研究團隊持續探索適應性最佳、最實用的熱電發電裝置。最後，他們使用一種巧妙且相對簡單的散熱器設計，把鰭狀的圓筒包覆在排氣管外圍，提供額外的散熱面積，利用空氣對流來散熱。研究團隊解釋，在車輛或其他運輸工具的移動過程中，原本就會產生氣流，因此這種氣冷式的裝置，散熱效率最佳。

這項結果讓研究團隊大感振奮，更對熱電裝置的前景充滿期待；報告指出，在長途旅行或城市通勤中，若能有效利用汽車長時間運行產生的熱能，生成的電力將可用於車內照明、空調系統或其他電子設備，降低燃油消耗與電力成本。

隨著電池技術的進步，汽車電動化的趨勢日益明顯。熱電技術將可為電動車提供替代能源來源，特別是在長途旅行時，延長電池的續航能力，減少充電的需求。研究團隊也希望擴大熱電發電機的應用範圍，例如直升機和飛機，以減少對環境的衝擊，為後代留下一個更清潔的地球。