美研制从周围环境收集能量的发电装置

2014-3-13 12:41 来源: 科技日报
收藏到BLOG

  英国《自然―通讯》期刊近日发表的一篇论文介绍了可再生能源领域一项新技术:一种被称为回转摩擦发电机(rotary triboelectric generator)的新型发电装置,可从周围环境中提取能量,将微风、水流甚至人体运动的动能转化为电能。该种发电装置不但效率高,而且成本低廉。

  摩擦电和静电属于一种非常普遍的现象,存在于人们日常生活中多个层面,在穿衣、走路、开车等等行为中都可以遇到,由于它很难被收集和利用,此前一直是被人们所忽略的一种能源形式。但近些年来,静电微型发电机已研制成功,并能在微机电(MEMS)领域得到广泛应用。但其设计的材料、器件的制造工艺以及精密的操作,使整个装置的生产条件十分特殊,造价成本颇高,并不利于发电机的商业化和日常应用。另一方面,普通的摩擦发电机都是利用电荷转移,例如将衣物的静电转化为电能,还无法做到将日常生活中多种不规则的动能转成可以利用的电能的程度。

  而此次,美国佐治亚理工学院王中林教授及其科研团队设计了一种新型摩擦发电机,能够非常有效地收集环境中的静电。更具体地说,这种发电装置是通过固定的金电极阵列,将光滑表面在回转摩擦时所产生的电荷转化为电力。据研究人员的描述,新型发电装置的转化效率可高达24%,并能将周围环境中不同的动能转化为电能。

  早在2006年,该研究团队首次提出了纳米发电机的理念,为能源的转化和应用展开了一个新范畴;而在2012年,该小组还曾开发出了一种透明的柔性摩擦电发电机,借助柔性高分子聚合物材料,成功地将摩擦转化成为了可供使用的电力,其耐久性和可加工性被证明可轻松融入其他产品的设计当中。

  而今问世的新装置的设计仍然非常简单,因此制作成本十分低廉。当用于开发再生能源时,其可从人类活动、轮胎转动、海浪、机械振动等众多不规则活动中获得能量,为个人电子产品、环境监控、医学科学等提供自供电和自驱动设备,有着巨大的商用和实用潜力。这种设备虽然无法彻底解决人类传统能源日益枯竭的问题,但仍足以对人们的日常生活产生影响,且使得摩擦起电这一古老现象展现出越来越多的应用价值。