用雪发电?美国科学家脑洞大开

2019-04-21 09:56:49 3

  参考消息网4月20日报道澳大利亚媒体称,美国科学家发明了一种前所未有的设备——能够利用降雪这一自然现象来发电。

  据澳大利亚科学预警网站18日报道,基于两种材料相互摩擦后产生电荷的摩擦起电原理,研究人员发明的新技术对雪粒携带正电荷这一事实加以了利用。

  美国加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)的化学家马赫·卡迪说:“雪本来就带电,所以我们想,为什么不利用另一种带负电的物质获取电荷来发电呢?”卡迪也是一家名为“纳米技术能源”(Nanotech Energy)的研究公司的首席技术官。

  该研究团队发明的设备是一种雪基的摩擦起电纳米发电机——依靠摩擦起电效应和静电感应来产生能量。

  报道称,近些年来,科学家还发明了其他类型的“摩擦纳米发电机”(TENG)——能够利用雨滴、物理运动、轮胎摩擦甚至是在地板上行走来发电。

  虽然发电方式根据运动和材料的类型不同而略有不同,但所有上述设备——包括最新的雪基摩擦纳米发电机——的原理都是一样的。

  UCLA的化学家兼材料科学家理查德·卡纳说:“静电是由一种捕获电子的材料与另一种释放电子的材料相互摩擦产生的。”

  在设计出雪基的TENG并利用3D打印技术制作出电极后,研究人员测试了使用不同的摩擦起电材料作为功能层的发电功率——并非所有材料的发电功率都一样。

  他说:“在测试了包括铝箔和特氟龙在内的大量材料后,我们发现硅胶产生的电荷比其他任何材料都要多。”

  报道称,使用硅胶作为这种设备的摩擦起电层后,就可以通过许多种不同的摩擦机制来产生电荷,包括让雪直接落到硅胶层上或是从上面滑过。

  虽然试验中产生的电量并不算多,但研究人员说,未来可以很容易地把雪基的TENG置入太阳能电池板,帮助它们在降雪天气下发电,因为太阳能发电的效率在降雪时会降低甚至消失。

  鉴于地球表面每年的降雪面积有大约4600万平方公里,因此这项技术的规模化应用有着巨大的机遇。有朝一日,它也可能被用于为可穿戴设备供电或是被置入生物力学跟踪传感器。

  研究人员说,或许在不久的将来,雪基的TENG会被用于偏远多雪地区的自供电气象站,以测量降雪率和降雪量并读取风向和风速等其他气象指标。

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