科學家開發全新納米發電機 可從海浪或人體運動中獲得能量

據外媒New Atlas報道,香港中文大學的研究人員已經設計出了新的模塊化納米發電機,可以從各種不同類型的運動中收集能量,例如海浪或人的身體運動。新裝置是一種摩擦納米發電機(TENG),通過摩擦產生電力。這些系統已經顯示出從身體運動、觸屏點擊、地板上的腳步聲,甚至是太陽能電池上滾動的雨滴中收集能量的前景。

科學家開發全新納米發電機 可從海浪或人體運動中獲得能量

但正如中大團隊所言,TENG的一個主要局限性是,它們需要固體表面長時間保持接觸,這可能很難持續。另外,隨着時間的推移,它們可能會相互損壞。

對於新設備,研究人員挖掘了固體和液體之間的摩擦力。他們在一根手指大小的塑料管中裝滿了去離子水,當這些水在兩個電極之間滑動時,可以產生電力。該團隊將由此產生的裝置稱為水管式摩擦納米發電機(WT-TENG)。

由於水可以更容易地與電極保持接觸,該團隊表示,WT-TENG具有更高的輸出體積電荷密度。他們報告說,在頻率低至只有0.25Hz的情況下,每立方米達到9 mC / m3。這本身並不是很多,但這些單元是模塊化的,因此它們可以組合成更大的發電機。

科學家開發全新納米發電機 可從海浪或人體運動中獲得能量

該團隊表示,這種設計有幾個優勢。它們不僅不需要任何其他運動部件,如彈簧或轉子,而且它們可以從一系列不同的運動中收集能量。該團隊測試了它們在旋轉、擺動、蹺蹺板和側向運動中的發電能力,發現它們在所有運動中都能很好地工作。這表明,它們可以從各種來源收集能量,如安裝在車輛上的設備、漂浮在海浪上的設備或利用用戶身體運動的可穿戴設備。

在實驗中,該團隊測試了其中的後兩種設置。在其中一個實驗中,34個WT-TENG單元被組合成一個盒子,漂浮在海面上採集波浪能;而在第二個實驗中,該團隊用10個WT-TENG製作了一個腕帶。兩種設置所產生的電力足以為150個LED燈供電。

科學家開發全新納米發電機 可從海浪或人體運動中獲得能量

「以往的海洋能量採集器設計都是配備電磁式發電機,體積大、重量大,只有當海洋波浪的頻率達到一定高度時才能發電。」該研究的通訊作者訾雲龍說。「我們的最新研究攻克了技術難關,將推動納米發電機的應用,特別是在『藍色能源』採集方面,為可再生能源的發展提供了新的方向,實現碳中和。」

該研究發表在《先進能源材料》雜志上。

來源:cnBeta