近年来，应对全球变暖的紧迫性已经超越了以往任何时候，气候变化带给人类的威胁正越来越大。2018年年底，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的一份报告显示，为了将全球气温升高幅度控制在1.5℃以内（与工业化前水平相比），我们必须确保碳排放在2030年之前降低45%，并且在本世纪中叶以前降低至零。
但是，仅靠可再生资源很难做到这一点。100%使用可再生能源是否真的能够帮助人类对抗气候变暖也广受争议。人们争论的核心问题源于风能和太阳能这两种最大的可再生能源是可变的。它们每天都会发生变化，是不可人为调节的。
辐射冷却：反太阳能装置诞生
然而，清洁能源技术的新突破可能会带来希望。美国加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学的研究人员发明的新型反太阳能装置，能够弥补太阳能的限制，在黑暗中发电，为人类所用。
反太阳能装置的外观 | AASWATH RAMAN
该设备利用了辐射冷却的概念，也就是夜晚天空凉爽时，地球表面的物体将热量辐射到大气中，从而使温度低于环境空气的现象。两所高校的研究人员之前就利用了同样的概念，制造了一种耗能极低的被动冷却系统。在这项研究中，研究人员利用了同样的概念，借助温差在夜间发电。
为了打造这种夜间可再生能源的新型装置，研究小组从一个商用热电模块开始着手研究，这个模块可以把温差转换成电能。他们把热电模块的一面固定在一个20厘米宽的铝制圆盘上，该圆盘上涂有一层商用黑色油漆。然后研究人员把它放在一个覆盖聚酯薄膜的塑料附件上，并使用透明盖子遮盖。
将遮盖的这一面朝向天空并且向天空辐射热量，保持其温度低于周围空气。该装置的另一面则由未加涂层的20厘米铝盘制成，这一面通过周围空气进行加热，使其温度与周围空气一致。到了夜间，两个盘面就会产生几摄氏度的温差。
设备示意图 | AASWATH RAMAN
涂漆的圆盘充当的是辐射发射器，当热量从地球表面辐射到空气中，会通过热电模块进入圆盘，之后圆盘就会将热量向上辐射。白天的时候，该设备可以反向工作来吸收阳光，利用太阳传递到圆盘的热量以及散发到外部环境的热量进行发电。
在2018年12月一个无云的晚上，研究人员在斯坦福大学测试了这个模型。该发电装置每平方米能够产生25毫瓦的电量，也就是说，它所产生的电量足以让人们在晚上点亮一个LED灯泡。其它小型电子设备也完全够用，比如说电量大约为1毫瓦的助听器，或耗电量大约为5毫瓦的激光笔。
新技术的优与劣
研究人员说，这种设备的制造成本只有30美元（约合人民币214元），应该很容易大规模生产。但是在未来，这种设备需要进一步的工程改进，比如说采用更好的保温材料或者增加散热器的面积等。他们表示，这种装置在地中海或沙漠气候等干燥、温暖的条件下效率更高，每平方米能产生0.5瓦的电量。
用该装置点亮的灯泡 | AASWATH RAMAN
该研究的作者、斯坦福大学电气工程教授Shanhui Fan表示：为了让地球保持大致恒定的温度，来自太阳的能量必须与地球热辐射出去的热量大致相当。这意味着可供反太阳能电池使用的能量非常庞大。
该研究的合著者、加州大学洛杉矶分校材料科学与工程助理教授阿斯沃斯拉曼（Aaswath Raman）称，这种装置的效率不高，即使在极限状态下运行也无法与太阳能相提并论，或许只有不到太阳能的百分之一。但是它成本很低，寿命比电池长，且与太阳能相比，适用范围更广。当然，它也为人类提供了一种在太阳能电池板失效时的全新发电方法。
从概念验证到实际使用
这项研究发表于《焦耳》杂志上，研究人员指出，地球上有13亿人缺乏可靠的电力供应。虽然有太阳能电池，但这些人群还需要夜间照明，而借助太阳能电池板进行电池存储的方式又会提高成本。因此，研究人员设计出了这种夜间发电的技术。
但目前来说，这只是一个概念的验证。研究人员认为，在提升保温性等更理想的条件下，该装置的发电量会提升。借助更大的圆盘，这种装置或许能够为一个家庭提供连续照明。
这种夜间发电装置的改善型版本很可能在未来的某一天，很可能为房间点亮电灯、为你的手机充电，或者为偏远地区以及资源匮乏地区的其它电子设备供电。如此一来，这些地区在夜间太阳能电池板无法工作时就能够正常供电。
也许有一天这项新技术将为你的手机供电 | Pixabay
接下来，研究人员计划对它进行改进，比如说加强顶板周围的保温性等。这项技术未来的潜在应用是无限的。如果这项技术最终能得到改善，并且产生与标准太阳能电池板差不多的电量，那么它将改变可再生能源行业，成为取代化石燃料的有力竞争者之一。
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