地球与环境 2022-01-22 08:54

海浪非常强大,蕴含着足够的能量,可以在暴风雨期间推走沙子、卵石甚至是大圆石。这些波浪,以及更小、更温和的波浪,都可以作为一种可再生能源来利用。现在,ACS Nano的研究人员已经开发出了一种柔性发电机,可以模仿海藻摇摆的方式,有效地将水面和水下的波浪转化为电能,为基于海洋的设备供电。在这里观看海藻状发电机的视频。

在许多沿海地区,传感器网络收集有关水流、潮汐和清澈度的信息,以帮助船只航行和监测水质。这种“海洋物联网”主要由电池供电,需要不时更换电池,这既耗时又昂贵。风能和太阳能可以利用,但它们不适合水下应用。为了利用海洋的持续运动作为一种可再生能源,研究人员最初开发了一种漂浮装置,利用旋转磁铁将海浪能量转化为电能。但是,这些设备的效率很低,因为海浪频率较低,比如水下发现的那些。摩擦电纳米发电机(teng)是一种依靠接触表面产生静电的技术,它可以有效地收集低频、低振幅的波能,从而解决这一挑战。因此,徐敏一、王中林和同事们受到了生活在海底的植物的启发,创造出了可弯曲的藤条。研究人员想要复制海藻振动的方式来给可弯曲的摩擦电表面充电,利用海浪的运动转化为电能,为漂浮和水下的海洋传感器提供动力。

为了使表面具有摩擦电性,研究人员在导电墨水中涂上了1.5英寸× 3英寸的两种不同聚合物条。然后一块小海绵被楔在两条胶带之间,形成一个稀薄的气隙,然后整个装置被密封,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类似的水压下时,他们发现两种导电材料之间的气隙减小了。然而,该设备仍能在100千帕的压力下产生电流,这一压力通常存在于30英尺深的水下,那里几乎没有水下波动。最后,研究人员使用一个波浪水槽来证明,多个腾格可以用作微型水下发电站,为温度计、30个LED或一个闪烁的微型灯塔LED beacon提供能量。这组科学家说,他们的海藻状TENG可以减少沿海地区对电池的依赖,包括海洋传感器。