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水滴发电王钻开王中林等斥地新装配1滴水可点亮

发布时间:2020-04-08文章来源:博天堂ag,博天堂AG手机版,博天堂ag旗舰 点击数:

  水力发电已非新鲜事物。虽说地球有约七成的表面被水资源覆盖,但碍于技术所限,人类一直未能很有效率地将海浪、潮汐甚至雨水蕴藏的低频率动能转化为电能。例如传统利用介面摩擦起电效应的液滴发电机,是基于每个液滴撞击表面时的摩擦和静电感应而产生电力。

  近日,香港城市大学王钻开,中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所王中林及美国内布拉斯加大学林肯分校曾晓成共同通讯在Nature在线发表题为“A droplet-based electricity generator with high instantaneous power density”的研究论文,该研究研发出水滴发电机,设有类似晶体管的结构,使它的瞬时功率密度较现时类似的水滴发电机增加了数以千倍,并大大提升电能转化效率,有助推动水力发电的科学研究及应对能源危机。

  人们已经做出了巨大的努力,以雨滴,河流,海浪,潮汐和其他形式从水中收集能量。然而,实现高发电密度是具有挑战性的。传统的水力发电主要使用电磁发电机,该电磁发电机笨重,并且由于供水不足而效率低下。由于界面效应的局限性,一种替代的基于水滴/固体的摩擦电纳米发电机到目前为止产生的峰值功率密度小于每平方米1瓦。

  在这里,研究人员开发了一种装置,该装置通过使用一种结构来从撞击的水滴中收集能量,该结构包括在铟锡氧化物衬底上的聚四氟乙烯膜以及铝电极。该研究表明,撞击的水滴在设备上的扩散将最初断开的组件桥接到一个闭环电气系统中,将传统的界面效应转变为体积效应,从而使瞬时功率密度比等效设备提高了几个数量级。

  王钻开团队表示︰“该研究显示,一滴100微升(一微升等于百万分之一升)的水滴由15厘米的高度滴下,可产生超过140V电压,发电机产生的电能足以点亮100盏小LED灯。”“这些水滴撞击的动能源于大自然的地心吸力,可以说是免费和可再生的,应该充分利用”。该研究亦显示,相对湿度的降低无损发电的效率,而且雨水和海水均可用以发电。

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