新技术让摩擦纳米发电机有望从雨滴中获取电能

新技术让摩擦纳米发电机有望从雨滴中获取电能为了收集雨滴能量，一种名为摩擦纳米发电机（TENG）的装置利用液固接触电化技术，成功地从雨滴中收集了电能。这项技术还成功地从波浪和其他形式的液固摩擦发电中获取能量。然而，基于液滴的TENG（D-TENGs）在技术上受到限制，无法将多个此类面板连接在一起，从而降低了整体功率输出。最近发表的一篇论文概述了如何仿照太阳能电池板阵列对D-TENG电池板进行建模，从而更有效地收集雨滴能量，扩大其应用范围。该论文发表在6月29日的《iEnergy》杂志上。"尽管D-TENG具有超高的瞬时输出功率，但单个D-TENG仍难以为兆瓦级电气设备持续供电。因此，实现多个D-TENG的同时利用非常重要，"清华大学深圳国际研究生院教授宗力说。"参照太阳能电池板的设计，将多个太阳能发电单元并联起来为负载供电，我们提出了一种简单有效的雨滴能量收集方法。"当连接多个D-TENG时，电池板的上电极和下电极之间会产生意外耦合电容。这种意外耦合电容会降低D-TENG阵列的功率输出。为了减少这一问题的影响，研究人员提出了桥式阵列发电机，利用阵列下电极来减少电容的影响。当雨滴落在电池板表面时，一种称为摩擦化（triboelectrification）的过程会产生并储存雨水的能量。当雨滴落在面板表面（称为FEP表面）时，雨滴带正电，FEP表面带负电。"每个水滴产生的电荷量很小，FEP表面的电荷会逐渐消散。在表面停留很长时间后，FEP表面的电荷会逐渐累积到饱和状态，此时，FEP表面电荷的消散速度与液滴每次撞击产生的电荷量达到平衡。"为了证明桥式阵列发生器与阵列下电极的成功结合，研究人员将传统的D-TENG与桥式阵列发生器进行了比较。研究人员还比较了采用不同尺寸下电极的桥式阵列发生器的性能。研究人员还对面板的厚度进行了研究，以确定其是否会对功率损失产生影响。增加FEP表面厚度会降低耦合电容，同时保持表面电荷密度，这两点都能提高桥式阵列发电机的性能。当开发用于雨滴能量收集的桥式阵列发生器并利用阵列下电极和桥式回流结构时，雨滴收集板可能是相互独立的。这意味着可以减少意外的功率损耗。桥式阵列发电机的峰值功率输出比相同尺寸的传统大面积雨滴能源高出近5倍，达到每平方米200瓦，充分显示了其在大面积雨滴能源收集方面的优势。这项研究成果将为大面积雨滴能量收集提供一个可行的方案。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374477.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374477.htm

美国国家航空航天局的新能源：用于遥远太空之旅的钚238

美国国家航空航天局的新能源：用于遥远太空之旅的钚238能源部向洛斯阿拉莫斯国家实验室运送0.5千克钚-238，是为NASA的放射性同位素动力系统生产燃料的一个里程碑，对深空探索至关重要。这一进展是到2026年每年生产1.5千克燃料目标的一部分，为火星2020等任务提供了支持，证明了NASA与能源部之间持续、重要的合作伙伴关系。这批0.5公斤（略高于1磅）的新型热源氧化钚是自十多年前美国境内重启钚238生产以来最大的一批。它标志着到2026年实现平均每年1.5千克恒定生产率目标的一个重要里程碑。放射性同位素动力系统（RPS）使人们能够探索太阳系内外一些最深、最暗、最遥远的目的地。RPS利用放射性同位素钚238的自然衰变，以轻型放射性同位素加热器（LWRHU）的形式为航天器提供热量，或以多任务放射性同位素热电发电机（MMRTG）等系统的形式提供热量和电力。2022年3月17日，NASA"毅力号"火星车在执行任务的第381个火星日（SOL）回望它的车轮轨迹。图片来源：NASA/JPL-Caltech能源部已经为美国宇航局的"火星2020"等任务生产出了为RPS提供燃料所需的热源氧化钚。第一个受益于此次重启的航天器"毅力号"漫游车携带了能源部生产的部分新型钚。MMRTG持续为这辆汽车大小的漫游车提供热量和约110瓦的电力，使其能够探索火星表面并收集土壤样本，以便可能时进行回收。位于克利夫兰的美国国家航空航天局格伦研究中心的放射性同位素动力系统项目经理卡尔-桑迪弗（CarlSandifer）说："美国国家航空航天局的放射性同位素动力系统项目与能源部合作，使任务能够在太阳系和星际空间中一些最极端的环境中运行。"六十多年来，美国一直在太空中使用基于放射性同位素的电力系统和加热器装置。几十年来，已有三十多次太空探索任务使用了RPS提供的可靠电力和热能。美国国家航空航天局和能源部将继续保持长期的合作伙伴关系，以确保美国能够在未来数十年内完成需要放射性同位素的任务。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399121.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399121.htm

突破性的新太阳能电池板在黑暗中也可以发电

突破性的新太阳能电池板在黑暗中也可以发电早在2022年4月，研究人员就在《应用物理学通讯》杂志上发表了他们对这种新型太阳能电池板的发现，已经竖立起来的太阳能电池板也可以被改造成在夜间发电，使企业和家庭不必升级到新的电池板。用于使旧太阳能电池板在黑暗中工作的过程被称为辐射冷却。当太阳落山时，地球降温，将热量释放到空气中。这有助于在空气和电池板的表面之间形成温度差。然后，研究人员在电池板上安装热电发电机，使电池板能够利用辐射冷却产生的电力。这并不是我们第一次看到有人提出这个想法。早在2020年，加利福尼亚大学的研究人员做了类似的事情，他们称之为"反太阳能板"。光伏太阳能电池板已经利用这种辐射冷却来在太阳落山后发电，使这些太阳能电池板能够在黑暗中工作。那么，如果它使太阳能电池板在太阳落山后也能发电，为什么我们没有听到更多关于它的消息？那是因为它并没有产生大量的电力。相反，有人估计它只产生了太阳能电池板在一个典型的日子里可以产生的能量的25%左右，但这仍然是以前没有的清洁能源，所以值得在能利用的时候利用它。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340975.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340975.htm

NASA立方体卫星舰队ELaNa 51将探测宇宙事件和分析地球水资源

NASA立方体卫星舰队ELaNa51将探测宇宙事件和分析地球水资源美国国家航空航天局立方体卫星发射计划（NASA'sCubeSatLaunchInitiative）的四颗立方体卫星将用于改善太阳能、探测宇宙事件和分析地球水资源，从而为全球农业和环境研究提供帮助。图片来源：NASA/JPL-Caltech美国国家航空航天局的立方体卫星发射计划正在向国际空间站（ISS）发送一组四颗小型卫星，称为立方体卫星（ELaNa51）（纳米卫星教育发射）。这些小型有效载荷由美国国家航空航天局（NASA）和大学共同开发，将从低地球轨道部署。这些卫星环绕地球飞行后，将有助于展示和成熟旨在改进太阳能发电、探测伽马射线暴、确定作物用水量以及测量根区土壤和积雪湿度的技术。这套卫星将搭乘太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰9号（Falcon9）火箭和龙飞船（Dragon），为该公司为美国国家航空航天局（NASA）执行的第30次商业补给服务任务提供额外的科学、乘员补给和硬件。火箭将于美国东部时间3月21日星期四下午4:55从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空站的40号太空发射场升空。图为NASA工程师朱莉-考克斯和凯特-加萨韦在爆立方航天器上安装太阳能电池板。这项工作是在马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的立方体卫星实验室进行的。图片来源：NASA/SophiaRoberts内布拉斯加州的第一颗立方体卫星是"大红卫星-1"（BigRedSat-1），其目的是研究和改进太阳能电池的发电能力。它是由内布拉斯加大学林肯分校工程系本科生指导的初中和高中学生团队建造的。这颗卫星的尺寸为1U，即一个单位（约四英寸见方），将对Perovskite电池进行测试，这是一种新型太阳能电池，可在阳光直接照射和不直接照射的情况下提高发电量。研究小组将把这种电池的发电量与同样搭载在立方体卫星上的砷化镓太阳能电池的发电量进行比较。如图所示，BurstCube将围绕地球运行，寻找短伽马射线暴。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室BurstCube是美国宇航局研制的一颗6U立方体卫星，旨在搜索天空中短暂的高能闪光，如伽马射线暴、太阳耀斑和其他硬X射线瞬变。长伽玛射线暴和短伽玛射线暴是恒星的残余物，可能是宇宙中一些最强大的爆炸（如大质量恒星的坍缩或碰撞）或中子星与黑洞碰撞时产生的。BurstCube将使用一种新型的紧凑型低功耗硅光电倍增管阵列来探测这些难以捉摸的光爆发。有了探测这些来自太空的短暂闪光的能力，BurstCube可以帮助提醒其他天文台注意宇宙中发生的变化。天文学家也能从这些信息中获益，因为这些爆发是发现引力波的重要来源。SigNalsofOpportunityP-bandInvestigation（简称SNoOPI）是一颗技术示范立方体卫星，旨在改进全球范围内地下根区和雪堆内水分水平的探测。根区土壤水分和雪水当量在水文循环中起着至关重要的作用，影响着农业粮食生产、水资源管理和天气现象。当科学家了解了土壤中的水量后，就能准确预测作物生长情况，提高灌溉效率。6U立方体卫星由美国国家航空航天局、印第安纳州普渡大学、密西西比州立大学和美国农业部合作开发。夏威夷大学马诺阿分校的HyTI（高光谱热成像仪）是这套小型卫星中的第四颗，也是一颗6U立方体卫星，旨在研究水源。HyTI是与美国国家航空航天局（NASA）合作开发的，用于绘制灌溉和雨水灌溉耕地的地图，是一项探路者示范项目，包含高光谱成像仪、时间分辨率热红外成像焦平面技术和高性能星载计算，有助于更好地了解世界主要作物的用水情况和水分生产率。有了这些工具，HyTI可以帮助人们更详细地了解水的流动、分布和可用性及其在时间和空间上的变化，这对全球粮食和水安全问题是一个重要贡献。这些有效载荷是通过美国国家航空航天局的CSLI挑选出来的，CSLI为美国教育机构、有教育/外联内容的非营利组织、非正规教育机构（博物馆和科学中心）以及美国国家航空航天局中心提供了低成本进入太空的机会。一旦选定立方体卫星，NASA的发射服务计划就会将它们与最适合作为辅助有效载荷搭载它们的发射装置配对。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424416.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424416.htm

欧空局火星探测任务将使用开创性的镅元素核动力源

欧空局火星探测任务将使用开创性的镅元素核动力源欧空局ExoMars火星探测器"罗莎琳德-富兰克林"的艺术家印象图。图片来源：ESA/ATGmedialab利用放射性元素衰变产生的热量的装置，即放射性同位素加热器（RHU）可以让航天器在不依赖太阳能电池板产生的电能来取暖的情况下运行。欧空局历来依靠美国或俄罗斯合作伙伴为任务提供使用钚238的RHU，但自2009年以来，欧空局一直在开展自己的计划，制造放射性同位素加热器以及提供电力的电池。欧洲RHU将加热任务着陆平台上的组件，该平台将漫游车部署到火星表面。在漫游车离开平台并打开太阳能电池板之前，着陆器会为漫游车供电。位于荷兰诺德韦克的欧洲空间研究与技术中心（ESTEC）的欧空局火星探测小组组长奥森-萨瑟兰（OrsonSutherland）说，因此延长着陆器的寿命可以在部署漫游车过程中出现问题时提供备用电源。镅衰变欧空局的加热器装置不仅是欧洲的首创，也是世界上第一个使用镅-241的地方。镅-241是钚衰变的副产品，每克功率低于其前身。但镅-241的数量更多，价格也更便宜，这意味着即使RHU需要更多的同位素才能运行，它们的总体成本也可能更低。"萨瑟兰说："开发并发射欧洲RHU将是欧空局的首创，也是一项重大成就。罗莎琳德-富兰克林号漫游车拥有独特的装备，可以寻找火星上远古生命的踪迹，其2米长的钻头可以让它在火星表面下钻得很深。但这项任务原定于2018年发射，甚至在与俄罗斯的紧张关系升级之前，就已经因为技术问题和COVID-19大流行而推迟了。欧空局不得不从根本上重新考虑飞行任务，以便在没有俄罗斯航天局参与的情况下进行，俄罗斯航天局本应负责建造着陆器，战争带来的现状导致欧空局只能从头设计的新着陆器，并依靠美国国家航空航天局来填补任务计划中剩余的漏洞。根据协议，NASA将提供在2028年发射ExoMars的能力，并为着陆器提供制动发动机。美国国家航空航天局还将为漫游车提供放射性同位素加热器。未来的电池镅RHU是欧洲利用放射性同位素能源装置（ENDURE）项目的一部分。由于这些装置含有放射性材料，因此需要在发射前进行认证。莱斯特大学（UniversityofLeicester）的物理学家和太空动力系统专家理查德-安布罗西（RichardAmbrosi）说，该合作项目正在努力满足2028年的发射安全要求。ENDURE公司的目标是在本十年结束前开发出能够为航天器提供电力而不仅仅是热量的镅电池，以便在2030年代初及时执行欧空局的一系列月球任务。RHU使用的是放射性衰变自然产生的热量，而核电池（称为放射性同位素热电发电机）则将热量转化为电能。位于英国塞拉菲尔德的国家核实验室将利用英国民用发电厂的乏核燃料制造加热器和电池所需的镅颗粒。萨瑟兰说，欧空局拥有自己的加热装置将使该机构能够扩大其探索范围。他说："在火山口等阴暗区域或夜间为飞行系统保温的能力将使以前无法进入的区域得以探索，并延长任务的寿命。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432080.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432080.htm

南非正式推出混合动力太阳能发电厂

南非正式推出混合动力太阳能发电厂挪威可再生能源公司Scatec于4月18日正式推出其位于北开普省的540兆瓦混合太阳能和电池设施。该项目由三个子项目组成，太阳能光伏装机容量为540兆瓦，电池装机容量为225兆瓦，储能容量为1.14吉瓦。该项目占地面积为879公顷（超过1500个足球场），由100万块太阳能电池板及456个单元组成，每个单元与集装箱大小相当，使其成为世界上最大的混合太阳能和电池设施之一。