Крошечные генераторы статического электричества могут производить энергию из волн

Разумный способ объединения множества наногенераторов, использующих статическое электричество для генерации тока, может открыть новый вид волновой энергии.

Майкл Ле Пейдж

16 сентября 2022 г.

Волновая энергия — огромный потенциальный чистый источник электроэнергии

Каван Изображения / Алами

Волновая энергия может получить импульс от крошечных генераторов, которые основаны на явлении, называемом трибоэлектрическим эффектом. Команда из Китая представила конструкцию, которая вдвое превышает предыдущий рекорд этой технологии по выработке электроэнергии на единицу объема.

В отличие от ветровой и солнечной энергии, высокие затраты по-прежнему препятствуют широкому распространению волновой энергии. Существующие системы генерируют электроэнергию, когда волновое движение вызывает электромагнитную индукцию, которая включает в себя движение магнитов через катушки, но они тяжелые, дорогие и неэффективные, говорит Жоао Вентура из Университета Порту в Португалии.

Одной из альтернатив является создание систем волновой энергии, которые улавливают энергию, используя накопление статического электричества, когда различные материалы трутся друг о друга, как воздушный шар о волосы. Это явление известно как трибоэлектрический эффект, и разряд накопившегося статического заряда может генерировать ток. Устройства, использующие этот эффект, известны как «наногенераторы».

Многие команды разрабатывают трибоэлектрические системы для небольших приложений, таких как питание кардиостимуляторов или выработка электроэнергии за счет движения носков или рюкзаков, но до сих пор ни одно устройство, содержащее наногенераторы, не поступило в продажу.

Поскольку ток, генерируемый каждым наногенератором, мал, для получения энергии волны идея состоит в том, чтобы соединить тысячи трибоэлектрических наногенераторов вместе в длинные цепи, соединенные гибкими разъемами. В настоящее время многие предлагаемые конструкции волновой энергии, использующие трибоэлектрический эффект, состоят из сфер, которые вращаются внутри каждого наногенератора.

Теперь команда под руководством Чжун Линь Вана из Пекинского института наноэнергетики и наносистем в Китае, которая создала первый работающий трибоэлектрический наногенератор в 2012 году, создала другую конструкцию для волновой энергии, состоящую из пружинной катушки Slinky внутри цилиндра. . Когда цилиндр волнообразно раскачивается взад и вперед, разные части спирали соприкасаются друг с другом и разделяются, создавая ток.

В лабораторных испытаниях это устройство выдавало до 347 Вт мощности на кубический метр, что вдвое превышает лучший результат, достигнутый ранее, и в 30 раз больше, чем другие трибоэлектрические конструкции.

Читать далее:

Можем ли мы победить изменение климата с помощью геоинженерии океанов?

«Группа добилась значительного прорыва в разработке новой трибоэлектрической структуры, обеспечивающей большую удельную мощность», — говорит Вентура.

По его словам, в трибоэлектрических наногенераторах структура, используемая для выработки энергии, обычно намного больше, чем тонкий слой трибоэлектрика. «Если вы сможете упаковать больше вещей в одном и том же месте, вы получите серьезные преимущества».

По словам Вентуры, эта работа преодолевает некоторые основные препятствия, мешающие развертыванию трибоэлектрических наногенераторов для сбора волновой энергии.

Но пионер волновой энергетики Стивен Солтер из Эдинбургского университета (Великобритания) не уверен, что трибоэлектрические наногенераторы смогут превзойти традиционные конструкции с волновой энергией. Более того, поскольку этот процесс включает в себя трение, износ будет проблемой, говорит Солтер, и команда не говорит, как она будет решать эту проблему.

Единая Земля DOI: 10.1016/j.oneear.2022.08.013

Темы: