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下雨和挥手都可以发电,香港中文大学团队现在找到了应用方法

CHEN

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香港中文大学(CUHK)的研究人员现已设计出新型模块化纳米发电机,可以从各种不同类型的运动中获取能量,例如海浪或人体活动。

新设备是一种摩擦电纳米发电机(TENG),通过摩擦发电。这些系统可以从身体运动、触摸屏点击、脚步,甚至从太阳能电池上滚下的雨滴中收集能量。

研究人员利用了固体和液体之间的摩擦力。他们用去离子水填充一根手指大小的塑料管,当去离子水在两个电极之间晃动时,塑料管就会产生电流。该团队称由此产生的设备为基于水管的摩擦电纳米发电机(WT-TENG)。

因为水可以更容易地与电极保持接触,研究小组说WT-TENGs具有更高的输出体积电荷密度,并报告称达到了每立方米9毫库仑,频率低至0.25赫兹。这些数值本身并不高,但是这些单元是模块化的,所以可以组合成更大的发电单元。

该团队表示,这种设计有几个优点。它们不仅不需要任何其他运动部件,如弹簧或转子,而且可以从一系列不同的运动中获取能量。该团队测试了他们在旋转、摆动、拉动和左右运动中的生成能力,发现他们在所有运动中都表现良好。

这表明它们可以从各种来源获取能量,比如连接到车辆上的设备、漂浮在海浪上的设备,或者利用用户身体运动的可穿戴设备。

在实验中,研究小组测试了后两种设置。在第一个实验中,34个WT-TENG单元被组合成一个盒子,漂浮在海上以获取波浪能,而在第二个实验中,研究小组用10个WT-TENG制作了一个腕带。这两种设置都产生了足够的电力来驱动150个发光二极管。

研究人员称,“以前设计的海洋能源采集器都配备了大型重型电磁发电机,只有在海浪频率达到一定高水平时才会发电。”“我们的最新研究克服了技术障碍,并将促进纳米发电机的使用,特别是在‘蓝色能源’利用方面,为可再生能源的发展提供了一个实现碳中和的新方向。”

详细研究发表于《高级能源材料》杂志。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文链接:

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2021.639396/full


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