当温度远高于冰点的夜间地面上结霜，或者即使在晴朗的夜晚汽车挡风玻璃上出现水滴时，原因通常是一种称为辐射天空冷却的现象。

在发表在《焦耳》杂志上的一篇论文中，由加州大学洛杉矶分校材料科学家领导的研究人员报告说，他们利用天空辐射冷却背后的原理开发了一种在夜间生产可再生能源的创新方法。

这种方法可以转化为低成本技术，最终可能造福全球超过 10 亿人，据国际能源署称，这些人缺乏可靠的电力供应。该概念可用作独立技术或与太阳能结合使用以全天候发电。

天空辐射冷却是一种自然现象，在这种现象中，面向天空的表面将其热量以热辐射的形式散发到空气中。一些热量最终上升到高层大气，然后进入更冷的太空区域。

“这种效应一直自然发生，尤其是在晴朗的夜晚，” 领导这项研究的加州大学洛杉矶分校萨穆埃利工程学院材料科学与工程助理教授Aaswath Raman说。“结果是散发热量的物体，无论是汽车、地面还是建筑物，都会比环境温度略低。”

新技术通过从周围空气中捕获一些原本会上升到天空的热量并将其转化为电能来利用温差。

研究人员开发了一种简单且廉价的设备来演示该技术：实验中使用的所有部件都是在硬件和电子用品商店购买的，总成本不到 30 美元。

他们的装置布置在建筑物的屋顶上，其中包括一个铝制圆盘，该圆盘的一侧漆成黑色，面向天空。研究人员使用圆盘来散发周围空气散发的热量。热电发电机——一种根据温差产生电压的装置——然后将热量转化为电能。

该设备每平方米产生高达 25 毫瓦的功率，足以为单个 LED 灯泡供电。尽管该设备产生的能量比类似尺寸的太阳能电池少得多，但拉曼表示，它可用于在夜间、远离电网的地方或无法方便地使用电池的用户发电。

Raman 表示，可以通过更好的组件改进该技术，并且它可能会产生高达每平方米 0.5 瓦的功率——大约是研究人员展示的设备的 20 倍——尤其是在炎热、干燥的气候中，辐射冷却效果是最重要的，最强。

他说，有了这种输出，屋顶上的一个小装置就可以提供足够的电力在一夜之间为手机充电或用 LED 灯泡照亮房间。

Raman 说：“我们认为这是一个有趣的示范，展示了如何将太空的寒冷作为一种可再生能源来获取，并产生适度但可用的电力。” “我们认为它也可以构成太阳能互补技术的基础。虽然功率输出总是大大低于太阳能设备，但这项新技术可以在太阳能电池无法工作的时间运行。”

该研究的其他作者是斯坦福大学的博士后学者 Wei Li 和电气工程教授 Shanhui Fan。

在过去的十年中，辐射天空冷却已成为一个活跃的研究课题。在2014 年发表在《自然》杂志上的一项研究中，Raman、Fan 及其同事展示了如何利用这种现象在温暖、阳光明媚的日子里为建筑物等物体降温。该研究是朝着利用这种现象进行能源应用迈出的重要一步。

该研究得到了美国能源部的支持。

参考：https://newsroom.ucla.edu/releases/generating-light-from-darkness