2022年07月27日更新 使用灵活的海藻状发电机插入海浪

童娇茗
导读 海浪可能很强大,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。

海浪可能很强大,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。现在,ACSNano报道的研究人员已经开发出灵活的发电机,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,为海洋设备提供动力。

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。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。

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,MinyiXu、ZhongLinWang和同事受到海底植物的启发,创造了灵活的TENG。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。

为了制造摩擦电表面,研究人员在导电油墨中涂覆了1.5英寸x3英寸的两种不同聚合物的条带。然后在条带之间塞入一块小海绵,形成一个薄薄的气隙,然后将整个装置密封起来,形成一个TENG。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。然而,这些设备仍会产生100kPa压力的电流——与通常存在于30英尺水深的压力相同,那里几乎没有水下波浪运动。最后,研究人员使用波浪罐来证明多个TENG可以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。

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。

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