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从液滴中收集能量的发电机

更新时间:2020-08-28 10:50点击:

特文特大学和华南师范大学的科学家们设计了一个发电机,它可以从撞击液滴和其他机械能来源中获取能量。他们的论文最近发表在《先进材料》上。

全球变暖是一个日益严重的威胁,需要可再生能源。以雨滴形式存在的流水是一种普遍存在的机械能,可以转化为电能。早期获取这种能量的尝试要么效率有限,要么不稳定,要么需要外部电压。

生成一个电流

发电机可以解释为一个永久充电的电容器,也称为驻极体。研究人员采用一种基于电润湿的新型充电方法,将电荷注入电容器的绝缘层。电润湿是一种改变液体与具有电场的固体表面保持接触的能力的充电方法。当感应反电荷在电容器上重新分布时,液滴撞击产生电流。

增加当前

电流的大小取决于注入的电荷数。通过使用高强度的复合材料样品,可以显著增加注入电荷数。巧妙的电极设计使电荷在发电机中最有效地重新分布。研究人员成功地将碰撞液滴的机械能的11.8%转化为电能,这与类似装置的效率相比是一个显著的提高。此外,他们还证明了100天后的能量收集效率不会降低,在长期使用之前只需要一个15分钟的充电周期。

应用程序

他们的方法并不局限于基于水滴的能量收集。该研究的作者之一尼尔斯?孟德尔说:“我们的方法也可以用于其他需要将机械能转换为电能的应用,例如在可穿戴设备中,从潮汐波转换为电能,或者用于传感。”需要更多的研究来设计一种能充分有效地从雨水中获取能量的发电机。

这篇论文的题目是“基于电荷捕获的发电机(CTEG):一种从水滴中获取能量的超高压高效纳米发电机”,发表在7月6日的《先进材料》上。

该团队的第二篇论文聚焦于能量收集过程的物理原理,题为“从水滴撞击带电表面获得能量”,即将发表在《物理评论快报》上。