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DIYer:TheHomebrewGuru 製作時間:一星期 製作難度:★★★★★ GEEK指數:★★★★★
“小聚變先生（Fushion Jr.）”自制能量反應堆從本質上是一個迷你發電機，它的能量是從可燃廢料，例如紙張、木材、院子裏的斷樹枝，甚至是某些塑料，中獲取的，其靈感來源於電影《回到未來2》中的“聚變先生（Mr. Fushion）”。能量反應堆有很大的潛在利用價值，實際上，這種技術在二戰時被用在許多汽車的能量供應上(注:抗戰到建國初期中國城市的木炭汽車!)，而且，它是適合發展中國家（那裏主要利用燃氣爐）使用的能量來源。
這是一種綠色技術，從可替代的燃料源中獲取能量，而且其製作組件大部分都是廢物利用的（好吧，有些核心部件不是）。
氣化爐能夠乾淨地將垃圾轉變成一種可燃氣體，我們常常將其稱為“合成氣”或者“木煤氣”，然後，在燃燒時可以產生熱量，用於烹飪。或者，用珀耳帖製冷器（Peltier,又譯珀爾帖。即半導體制冷片）可以將這些熱能轉換成電能。半導體制冷片所生成的電流被送入充電模塊中。充電模塊給可充電的蓄電池充電。蓄電池提供能量，驅動逆變器。逆變器可以用來驅動電器。接着，在設置好電池、逆變器，以及充電器之後，我們就會發現，只要把小型聚變器替換成任何太陽能電池板，就能輕鬆製作出一個太陽能發電裝置了。
一個單元所能產生的最小能量取決於所用的半導體制冷片數量的多少。每個製冷片能夠持續提供數瓦特的功率。一個小型聚變器系統的功率有可能達到 2000 瓦特以上。不過，要將這些能量盡數利用起來可不簡單，特別是在半導體制冷片的效率不到 3% 的情況下。額定功率較高的電器只靠較低的輸入功率就能夠運作，這是因為能量逐步緩慢儲存在蓄電池裏，然後在短時間內釋放出來。
1 弄一聽咖啡罐頭氣化爐是小型聚變器系統中最關鍵的組件之一。氣化爐由 3 個部分組成，圖中標為 A（煙道）、B（內室）以及 C（反應器）。每個部分都是相分離的。 垃圾通過煙道進入，通過點火裝置（延長的烤肉用打火機）點燃。垃圾開始和氧氣發生燃燒，這些氧氣是通過內室底部的孔洞輸送進來的。氧氣從外部進入內室，然後再通過低層的孔洞進入反應器。當温度上升，而且有越來越多的垃圾被送進來時，氧氣供給就會被切斷，因為，低層的孔洞會被餘燼和灰塵阻塞住，垃圾就無法繼續燃燒了。高温會導致“合成氣”的形成，這種氣體基本上是由一氧化碳和氫氣這兩種可燃氣體組成的。即便在高温條件下，“合成氣”在抵達圖中標示的燃燒區域之前都不會燃燒。之後氧氣通過一排排的孔洞與“合成氣”混合發生燃燒，這一燃燒的結果會釋放出二氧化碳、水蒸氣和熱量。氣化爐可以有效地燃燒垃圾，不會產生多餘的污染和煙霧。不幸的是，當你啟動了氣化爐之後，如果氣化爐沒有燃料了，而此時又是一個風大的天氣，那麼就會產生大量煙霧了。氣化爐能在火焰熄滅之後，繼續產生半個小時的熱量。 本製作使用的是一聽咖啡罐頭、一聽豆子罐頭、一小聽餅乾錫罐頭，還有一個野炊鍋，不過你可以用別的材料試試。像圖示中那樣穿孔。孔越多，提供的氧氣也就越多，因此就能燃燒得更好，而孔較少的話，就會產生更多的不完全燃燒，這是氣體形成所必需的。關鍵就是要對氧氣攝入量進行試驗。氣體的發生依賴於名為“不完全燃燒”過程，也就是説，要想產生適中的可燃氣體，你就必須調整在燃燒區域中的氧氣量（即孔洞的數量和大小）。 2 在網上購買一些半導體制冷片半導體制冷片和一般的太陽能電池一樣，採用了半導體技術。兩個不同極性的半導體（PN結）可以將熱流轉化成電流。熱量梯度越大，所產生的電流自然也就越大。花 70 美元可以買到 10 個一組的半導體制冷片。令人驚訝的是，相比太陽能電池，這玩意兒每瓦特的成本更低（根據2007年調查的情況）。半導體制冷片常常被用於制熱和製冷設備，因為當電流流過半導體制冷片時，其一側會變熱，而另一側會變冷(發電的逆過程)。強烈建議你將冷卻器件（散熱器）安裝在半導體制冷片的另一側（不接觸小型聚變器的一側）。這樣就能形成更大的冷卻梯度。在某些情況下，你可以用風扇，甚至是冰塊這樣的冷卻方式，來形成足夠大的梯度。可別讓半導體制冷片過熱了，否則它們會熔化的！將電池的位置調整到最佳狀態，讓它們的熱量梯度最大化。用鋁膠帶將這些電池綁起來。如果你不想要使用半導體制冷片的話，那麼也可以用其他的技術，例如小型蒸汽機或者斯特林發動機（套閥式發動機）。這兩者都可以產生足夠大的功率，給電池或者小型電器充電。 3 獲取燃料，進行測試一開始，先要進行一些測試，確保你的設備能夠正常地進行氣化過程。方法是，往設備中插入固體燃料、燒紅的煤塊，和/或一點Tiki火炬油。設備應該會產生純淨、無煙的火焰。這就表明“生物氣”（木煤氣）的存在。你可以把過時的書或者木頭放進去燒掉，不會產生什麼煙霧。在照片中，可以注意到沒有使用Tiki火炬油，也沒有煤塊，只用了固體燃料！注意燃燒的純淨性。這就是為什麼這種技術適合作為發展中國家的燃料來源，而且在二戰時用於驅動汽車。 4 安裝半導體制冷片做了一個更大的裝置。本例中，在裝置周圍的冷卻盤上放了冰塊，以產生更大的熱量梯度。半導體制冷片被夾在冷卻盤和氣化爐之間。膠水在這裏一般是無用武之地的，因為它會熔化或者燒盡。鋁膠帶則非常適合！ 5 電池、逆變器，以及節約成本的方法既然你有了電源，那麼就需要採取某種方式來儲存獲得的能量。你將需要一節 12 伏的鉛酸蓄電池、一個浮充充電器，以及一台逆變器。這些東西都可以在網上買到。你也許還需要購買一隻價值 5 美元的電壓表，來監測電池的充電情況。這些器件有些分類。例如，方波逆變器沒有正弦波逆變器好，而且方波逆變器無法與許多敏感的電子器件兼容(注:方波逆變器通常體積更小更便宜更普遍…)。有些充電器比較便宜，但其實會傷害電池。記住，有些鉛酸電池要比別的更好，而有些充電器也比別的更好。在購買之前記得看看顧客的評價！在本例中用的是標準的車載電池，不過這些玩意兒在我們這樣的折騰下是用不了多久的。留心看看有沒有“深度循環”電池。電池的標度是“安培·時”。在我們的製作中，你可以用下面的公式估算一下電池在一個小時內所能提供的能量：放電效率（%）× 12V × 電池額定容量（安培·時）逆變器、充電器，以及電壓表可以直接連在電池上（留意極性！）。 有了這些充電器件以後，你甚至可以把小型聚變器換成太陽能電池板，從而提供可利用的輸出，或者驅動數量繁多的各種和太陽能有關的裝置！ 6 作者的筆記 關於效率：許多人都指出，半導體制冷片的效率太低了。也許半導體制冷片的確不是理想的選擇，但是對一個小型 DIY 項目而言，這種簡單的固態組件可以讓作品看起來更酷更吸引人。工業級的蒸汽動力效率更高，但是在小尺寸的應用條件下，要手工製作迷你蒸汽機等部件太繁瑣了，而且毫無疑問，這對於業餘的 DIY 玩家而言就是坑爹啊！在汽車產業有種説法，要把汽車的交流發電機在排氣管的部分換成半導體制冷片，從而重新利用那些廢氣的熱量，而不是讓它從汽車的動量中白白流走。半導體制冷片雖然效率不高，但並不是一無是處。 關於對環境的影響：消除碳排放就是讓它離開碳循環。由於碳循環中所有的碳都在循環的某一位置進入了氣態，所以，如果在任何時刻將碳加入碳循環中，那麼就會在那一位置對環境造成破壞，而這也是唯一產生破壞的時刻。氣化技術已經得到了全球範圍的應用，一般是利用等離子電弧產生氣化，而且，這是一種可選的燃料源，但是現在所得到的關注度還遠遠不夠。每一種可選燃料源都有缺點。氣化的缺點就是會驅使碳從循環的某一狀態進入另一狀態（氣態），但是這種效應並不是長期的。地底下所藴藏的碳（化石燃料）本來是不參與碳循環的，但當人類運用它們的時候就會讓循環中的任何一種狀態的碳總量增加，同時，運用本就在循環中的碳會讓某一狀態的碳總量增加，但其他狀態的總量則會減少，所以這種聯繫基本上是平衡的。循環碳（氣化），而不是帶來碳（化石燃料），這種生產能量的方式更符合可持續發展。恐龍是可以拿去燒的，但恐龍的屍骨就不能燒了！ 更多關於氣化：這一節會來解釋一下氣化的基本過程，以及作者是如何想到這一設計方案的。氣化過程所生成的可燃氣體是一氧化碳、氫氣，以及甲烷。在高温下，碳和水蒸氣發生反應（吸熱反應，高温下發生），此時環境中的含氧量要控制在一個較小的值。一般而言，碳氫化合物或者其他燃料都可以完全燃燒，生成二氧化碳，並向空氣中排放大量微粒，燃燒也很劇烈（產生煙霧）。當含氧量被控制住時，就會發生“不完全燃燒”，所生成的就不是二氧化碳，而會出現燃燒的中間產物（可燃氣體）。這個過程會產生純淨、高效、長久的燃燒，那些本來會進入空氣中的煙霧顆粒會變成灰燼留下來，而且會產生一部分可以利用的可燃氣體。這個設計方案是研究了“氣化野炊爐”和車用氣化器後想出來的。作者當時沒辦法獲得生產所需的少量金屬零件的專用工具，所以，就轉而重新利用了身邊的一些罐頭和其他東西。 排查問題：如果你的小型聚變器無法正常工作，那麼你可以做下面幾件事情。試試在半導體制冷片朝向“冷”面的一側塗上些導熱膏。試試開更多的孔來讓裝置中獲取更多的氧氣，或者堵住一些孔來減少氧氣的供給。將核心部分隔絕開來，它可能還不夠熱。有些合成氣野炊爐使用風扇來幫助氧氣的流通和排出。試試用谷歌搜索圖片，研究一下合成氣野炊爐的設計方式。 安全：小心不要在樹林或者其他可燃物，或者在封閉的環境下點燃任何東西（注：有一氧化碳中毒危險）。用延長的烤肉打火機來點燃小型聚變器！ 視頻：如果你喜歡這個項目的話，可別忘了點“推薦”哦。 7 相關科研美國普渡大學農業與生物工程系的教授邁克爾·拉迪什（Michael Ladisch）在2007年領導製造了一種可移動的垃圾發電機，本意是讓戰場上的士兵可以就地取用垃圾來發電。 英文好的同學可以猛擊我查看詳情
