|
- Z. \1 U) o8 o. V7 j
使用柔性海藻状纳米发电机开发海浪再生新能源 7 a! ]7 H U, S5 j8 S6 x
' }5 ^3 f( e4 e- S2 F" t1 c
海浪可以很强大，包含足够的能量在风暴期间推动沙子、鹅卵石甚至巨石。这些波浪，以及更小、更温和的波浪，都可以作为可再生能源的来源。
% x. H$ J+ a% I/ Z0 N( K# ^ 研究人员在ACS Nano（“Flexible Seaweed-Like Triboelectric Nanogenerator as a Wave Energy Harvester Powering Marine Internet of Things”）已经开发出柔性的发电机，模仿海藻摆动的方式，有效地将表面和水下波浪转化为电能，为海洋提供动力。
s2 P: `. c" w" i% f; G : i3 T0 v. }9 u, _3 O. R( `
在许多沿海地区，传感器网络收集有关水流、潮汐和清晰度的信息，以帮助船舶航行和监测水质。这种“海洋物联网”主要由必须不时更换的电池供电，既费时又费钱。可以使用风能和太阳能，但它们不适合水下应用。
8 ^+ s' h$ i. U" V0 X( y" a3 ^ 为了利用海洋的持续运动作为可再生能源，研究人员最初开发了漂浮装置，使用旋转磁铁将波浪能转化为电能。但是这些设备效率低下，波浪频率较低，例如在水下发现的波浪。 4 t. z% ]% h5 a/ r! U1 K4 X
摩擦纳米发电机 (TENG) 依靠接触的表面产生静电，由于它们能够有效地收集低频、低振幅的波能，因此可能是应对这一挑战的一种方式。因此，Minyi Xu、Zhong Lin Wang 和同事受到海底植物的启发，创造了柔性 TENG。 & H' p6 y# Q5 O6 a) x6 @3 S
研究人员希望复制海藻股的振动方式，为可弯曲的摩擦电表面充电，将波浪的运动转化为电能，为漂浮和水下海洋传感器提供动力。 : T0 @! y4 a- C) D) u0 C$ j
为了制造摩擦电表面，研究人员在导电油墨中涂覆了两种不同聚合物的 1.5 英寸 x 3 英寸长条。然后在条带之间塞入一块小海绵，形成一个薄薄的气隙，然后将整个单元密封起来，形成一个 TENG。
" z& k- }& T( G' @ 在测试中，当 TENG 在水中上下移动时，它们会前后弯曲，从而发电。当研究人员将 TENG 置于与沿海地区水下发现的水压相似的水压中时，他们发现两种导电材料之间的气隙减小。
# c0 m+ x$ f# t: s
1 x- i3 H4 t0 r. v+ x A 然而，这些设备仍会产生 100 kPa 压力的电流——与通常存在于 30 英尺水深的压力相同，在那里几乎没有水下波浪运动。最后，研究人员使用波浪水箱证明多个 TENG 可用作微型水下发电站，为温度计、30 个 LED 或闪烁的微型灯塔 LED 信标提供能量。 * \. G2 F/ A. c# x( X9 c
研究人员表示，他们的海藻状 TENG 可以减少沿海地区对电池的依赖，包括对海洋传感器的依赖。
/ e2 G9 d( b7 Q
9 g8 O- V5 E6 \2 `5 Y) H
( H# _" E Q! v! E; t; L
2 X% `. @% X& B0 F z* c( \7 e) g% g/ T$ _( F* V3 _
| 
