原创技术宅论证体热充电宝之伪科学性

 2015-6-24 17:29  1367 23 23 分类: 工程师职场

事件起源于下面的这一则新闻。

本报讯（通讯员王倩记者钱红艳实习生刘美琳）不用插电、握在手里利用人体体温，充电宝、手机等就可以实现充电。昨天，在“启迪之星2014创业营南京站”创业项目路演活动现场，南京信息工程大学一名在校大学生的创业项目引起多家风投的浓厚兴趣。[...] 今年5月，林刚的样品就做了出来。目前，实验室的数据显示，他的充电宝样品热能和电能的转化率能达到17%，握在手里两个小时蓄满的电就可以给苹果手机充满电。”路演现场，林刚的这个项目刚刚介绍完毕，清华科技园的两家公司、南京一家科贷公司的相关负责人都在第一时间找到林刚，约他详谈。据测算，这样的充电宝如果大批量生产，市场价也就在百元左右。

论题为：

大学生发明体热充电宝，手握 2 小时能充满 iPhone 电池，这科学吗？

由我的实验以及参照半导体温差发电片的技术报告可知：

在温差为80℃的条件下，开路电压4.8V,发电电流：569mA，发电功率约为2.7W

假设该同学的体热充电宝获得了一定的电压，并且使用了升压电路对电压进行升压，由升压电路的通用公式得：

Uout*Iout =Uin*Iin*效率

为适应一般手机，所需充电电压为5V，充电电流为500mA，计算功率约为2.5W
（充电器上标的（5V，1A），是指其输出功率的标称下限，按理是超过手机的需求的——多数手机的实际充电电流小于 500mA （USB2的规范）。）

由上面的分析好像从理论上体热充电宝是能做的出来的？

且慢，首先我的实验热端采用了蜡烛燃烧加热铝制散热板、冷端循环冷水降温的方法才达到高低温80℃的温差，该同学仅仅通过内置的某种模块和人体体温如何产生这个温差？

再者，我实验做出来的2.7W，那是因为我的两端用了恒温源，而且两边都涂抹了导热硅胶，温差发电的材料距离两个热源的热阻都相当低。实际作为产品的话，材料两个表面的热阻要看产品的封装材料和厚度、周围空气的可流动性，以及皮肤的热阻。如果热阻大的话，可能会导致手掌和周围环境的温差只有一小部分作用在温差发电材料两侧，那么发电效率会进一步打折扣。

其次，产生的电通过升压模块和其他电路还必须产生一定的损耗，最后的输出功率必然小于输入的功率（Uout*Iout =Uin*Iin*效率）。

还有一个发电的持续性的问题，按照该同学的方法，你需要握着体热充电宝两个小时才能把你的手机充满电，这样未免太不人性化，而且平常生活中绝大多数人也不会为了给手机充电这样折腾自己是吧 (；￣Д￣）

综上所述，我认为在该体热充电宝不大具有可行性。

刚看到这个新闻确实给吓尿了，脑补了下Minecraft里头的烈焰人手里拿着个*5的画面(；￣Д￣）。这几天刚好在做温差发电这方面的实验，我就先把我的实验搬上来吧。
按照新闻推断，他应该是用了塞贝克效应，（也不排除他找到了新的热电转换的材料，要是真的效率如此之高好想和他联系啊ヽ( ｀0′)ﾉ）。塞贝克（Seebeck）效应，又称作第一热电效应，它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象，简单讲就是将半导体温差发电片两面的温差转化为电，现在效率一般都很低，除了军工、航天等等烧钱不计成本的项目才有较大范围的使用，民用的暂时还处于开发阶段，日本、欧美也有一些已经成功的商用了，但还是那个缺点，效率非常低。
下面是两张截图，第一张来自重庆大学博士肖恒的博士学位论文《高低温半导体温差发电系统结构及特性研究》，第二张来自重庆大学硕士欧强的硕士学位论文《一种采用热开关的温差发电系统的仿真与实验研究》。由此可以简单明了的看一下温差发电的一般效率。

我实验的温差发电片的型号是TEP1-126T200，某宝50块大洋左右。按照某宝给出的技术参数如下：

参数如下:

温差40℃：开路电压2.2V,发电电流：390mA

温差60℃：开路电压3.6V,发电电流：489mA

温差80℃：开路电压4.8V,发电电流：569mA

温差100℃：开路电压6.0V,发电电流：658mA

温差120℃：开路电压7.2V,发电电流：759mA

温差140℃：开路电压8.4V,发电电流：969mA

(图片来自某宝，水印请忽略(～￣△￣)～它长的就是这个样子)

先上第一次实验的照片：

第一次实验因为找不到蜡烛，手头又没有专业的加热台，就把两个电烙铁改装成了加热器，冷端采用水冷头加水泵循环水散热，热端采用电烙铁加热散热片在传热给温差发电片。
装置运行十分钟后，水温由28.7℃上升到32.2℃，热端由测温*测的几个点不大均匀，最低只有60-70℃，最高130℃，高低温的温差存在较大误差(；￣Д￣）。。。。然后测得的开路电压在2.76V。

温度计测得的循环水的水温

装置的细节。。。。这渣加热器。。。。

水循环装置，用来给冷端散热，泵机是3米扬程

第二天我就去买了蜡烛回来，把实验的加热器改成了蜡烛，其他实验条件未变。换成了蜡烛果然加热效率大增，几分钟之后散热片用测温*测得铝制散热片的温度均在140℃以上了，冷端还是32℃左右，这样高低温的温差达到110℃，测得的开路电压为4.45V左右，稳定。以下就是几张实验的实拍。

实验结束，由于器材和条件限制，我的实验并不十分准确，但由实验结果和某宝提供的在精确实验仪器实验得到的技术参数可知，理论上要产生给手机供电5V的电压由温差发电装置产生的电压要大于5V，因为后期经过稳压、接线等步骤时电压会有损失。而人的体温一般在37℃左右，也就是热端在37℃左右，冷端按照新闻看来并没有做什么特别的处理。这样理论上温差也就在几度左右，按照某宝的实验数据，要达到开路电压6V，温差至少应该为100℃。

综上所述，我认为在该体热充电宝不大具有可行性。
（本实验基于塞贝克温差发电片进行，不排除体热充电宝使用了其他未知的高效率的温差发电片，那。。。再看吧ヽ( ｀0′)ﾉ）

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刚才又查了人体的温度(¬､¬) 。。蓝后。。。