废热化电

　　2014年，吕松同学以优异的成绩保送至中国科学技术大学攻读博士学位，从事新能源方向的研究。

　　吕松经常做实验、写论文到半夜不回宿舍，实在撑不住就在导师办公室里的沙发上休息一下，久而久之那张沙发上的皮都破了。

　　研究生一年级的时候，吕松做了一个关于温差发电的项目。

　　基于“塞贝克效应”温差发电材料，当两端处于不同温度时，材料端部之间会产生电压，进而发出电力。因此可以收集不同热源的“废热”转化为电力。热电领域考察材料内部电和热的直接耦合。因为它们没有活动部件，没有噪音，没有污染，非常可靠并且大小尺寸容易调整，故而受到广泛关注并成为研究热点。但是，热电技术也存在效率低下，电功率低等问题。

　　影响热电发电效率的因素主要有三点，热电材料的性质，热源的热流密度和冷端的散热性能。该实验属于太阳能热电发电机的子课题，讨论了不同热流密度的条件下，通过试验和模拟来探讨热电模块在该条件下，不同的连接方式等对系统电功率输出性能的影响，以及多个TEG模块混合连接时多模块阵列具有不同的温度差异对输出性能的影响。由于课题组设计的特殊结构的热电模块对冷端温度和扇热有特殊需求，风机的强制对流散热始终达不到实验设计时的要求。而换用流体或大功率强制换热设备又不符合研究主题的条件，所以只能使用空调系统人为营造低温环境。但是实验结果不尽人意，也与模拟结果相去甚远。一次合肥下了几年不遇的大雪，吕松兴奋至极，请示过导师后发动实验室全体同学，把他整套实验设备搬到室外。他在雪地里蹲了四天，实验结果非常好。

　　吕松现在主要做的是在太阳能领域关于新能源材料及系统方面的研究，研究新材料、新结构、新效应以提高能量的利用效率与转换效率，实验室所做过的项目大体有：新一代太阳能光伏光热综合利用技术研发、高效太阳能选择性涂层及功能材料研发、基于新型热力循环的太阳能热发电技术研发。

　　和导师的一次聊天中，吕松偶然得知导师朋友的孩子因没戴头盔在夜晚骑行时发生意外，受到重伤。因为运动发热出汗，绝大多数人在骑行时不愿意佩戴安全头盔，使得我国自行车事故伤亡率较高，他萌生了开发一款自发电智能头盔的想法。为了解决热电材料效率低下的问题，他联系了全国18家研究热电材料的科研单位和相关企业，以及麻省理工、帝国理工等国际知名高校，终于在中低温范围内热电材料中取得突破，成功开发出利用人体骑行过程中散发的热量发出电力并给予智能警示的自发电安全头盔。

　　这款智能头盔在第十届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中获得全国特等奖，在第45届日内瓦国际发明展获得金奖。

　　吕松在学期间，发表本学科领域顶级期刊SCI论文9篇；申请国家专利10项；主持中央高校基本科研业务费专项基金2项，大学生、研究生创新项目5项，并参与多项国际、国家重大科研基金项目；参与编写本领域专业著作2部，其中英文国际著作1部；担任《Applied Energy》《Energy》《Journal of Renewable and Sustainable Energy》等期刊审稿人；获得研究生国家奖学金；获得第45届日内瓦国际发明展金奖，全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛最高奖特等奖1项。

　　吕松

　　中国科学技术大学工程科学学院热科学和能源工程系2017级博士研究生

　　文/李彤彤

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