人造毛皮内衬的双筒发电机可从海洋慢波中获取能量

人造毛皮内衬的双筒发电机可从海洋慢波中获取能量PNNL团队已经制作了一个新的"频率倍增圆柱形摩擦起电纳米发电机"（FMC-TENG）的原型，专门用于从公海上的慢波中获取电能。我们在这里谈论的不是能够将能量反馈给电网的兆瓦级设备；该团队希望这些机器最终能够成为一种实用的、轻量级的、低成本的方式，为可能包括几个传感器和卫星通信系统的公海监测平台供电。摩擦起电效应（triboelectric的前缀tribo-指的是摩擦力）仍未被完全理解。我们都知道它的存在，因为我们都曾伸手去抓门把手而被电击，而且有很多关于哪些材料配对产生最强的静电的信息。目前的想法是，当两种不同的材料在分子水平上交换电子时，它们之间就会产生静电吸引力。当这两种材料被摩擦在一起时，它们在这些电子在返回家园之前就被有效地分开了，因此留下了电荷。FMC-TENG采用嵌套的筒式的设计，较小的圆筒外侧和较大的圆筒内侧涂有人造毛皮和一种名为氟化乙烯丙烯（FEP）的类似特氟隆的材料--这些材料被选为在一起摩擦时产生最佳的电效应。内筒可以自由旋转，当它相对于外筒移动时，静电就会积累起来，并被电极收集。磁力制动系统将慢波振荡转化为两个圆筒之间更快更频繁的摆动，放大了摩擦起电输出。这样的TENG之前已经被建造和使用过，但是为了使这个TENG在较慢、较均匀的海浪中有效，比如在公海中，PNNL团队需要通过放大两个圆筒之间的运动来放大输出。研究人员通过磁力制动内筒的运动来做到这一点，停止它的旋转，直到它到达波浪的顶端。在这一点上，有了最大的势能后，磁铁就会释放圆柱体，它就会比平时更快地滚回去。通过这种方式，一个缓慢移动的波浪可以转化为两个圆柱体之间的若干快速旋转，从而使摩擦起电效应最大化。最终的结果是一个更有效的TENG，能够从较慢的波浪运动中产生更多的能量。PNNL实验室研究员DanielDeng说："FMC-TENG是独一无二的，因为很少有高效的、能够从低频海浪中产生巨大能量的波能转换器，"他是发表在《纳米能源》杂志上的一项研究的共同作者。"这种类型的发电机有可能为带有传感器阵列的综合浮标提供动力，以完全利用可再生海洋能源来跟踪开放的海水、风和气候数据。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340017.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340017.htm

科学家用商店买来的双面胶带制作简单廉价的摩擦电能采集发电机

科学家用商店买来的双面胶带制作简单廉价的摩擦电能采集发电机多年来，我们已经看到了许多版本的摩擦电能采集发电机，它们的工作原理是某些材料在相互摩擦时会带电，例如气球和头发。根据这项新研究的作者，迄今为止的设计都涉及到一系列昂贵部件，而且在功率方面的输出也很有限。在阿拉巴马大学的GangWang的领导下，科学家们现在已经在一个不太复杂的版本上取得了进展。研究人员的摩擦电能采集发电机建立在早期研究的基础上，这些研究表明这些系统可以由胶带、塑料和金属制成，但是他们将这些部件拼接在一起，使其性能达到了更复杂和昂贵的装置能够达到的同等水平。该设计包括从商店购买的双面胶带和塑料薄膜，它们被夹在铝的薄板之间。将这两层材料暂时压在一起然后将其断开，就会形成火花，而施加的压力大小直接影响到产生的电量。新开发的摩擦电能采集发电机的图解ACSOmega(2022).DOI:10.1021/acsomega.2c05457该发电机的其中一个版本具有两个电极，用于产生每平方米（10.7平方英尺）169.6瓦的功率密度，这比以前的设计高出47%。在一轮实验中，该团队使用该发电机，通过简单的按压就可以点亮了400个LED阵列。为LED或其他小型电子产品供电是摩擦电能采集发电机的一个可能的使用案例，但还有很多。其中包括从人流中获取能量的木地板，为自己供电的助听器，使用时自行产生电力的触摸屏，以及由摇摆的树枝提供动力的森林传感器。在借助商店购买的物品制作这些发电机之一时，科学家们给出了一个更简单、低成本的方法。该研究发表在ACSOmega杂志上：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsomega.2c05457...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333517.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333517.htm

新型发电机利用大气自然湿度持续发电

新型发电机利用大气自然湿度持续发电聚氧化金属酸盐发电装置收集大气中的自然湿度，通过离子的不均匀分布和定向移动产生连续的电信号，实现了低价值能量的高效收集和利用。值得注意的是，这是首个采用纳米级聚氧化金属盐材料的湿度发电机。这一发现的意义表明，在低价值能源的可持续利用方面，这是一条前景广阔的新研究途径。这项研究成果最近在《纳米研究》杂志上发表。研究人员走上这条道路，是为了解决能源转换小工具性能不一致的问题。他们要解决的一个紧迫问题是，用于大气湿度发电的材料十分匮乏，而这些材料又存在局限性。东北师范大学化学系教授陈伟林阐述道："我们希望了解大气湿度能到电能的转换过程，以及聚氧金属酸盐在大气湿度发电中的作用。"了解聚氧化金属酸盐及其潜力聚氧甲基丙烯酸酯（又称POMs）具有独特的形态和功能特性，这使它们在可控合成、组装和性能研究方面特别有用。它们是一类用途广泛的无机分子材料。POM纳米材料可以自组装形成能够收集大气湿度的微孔结构。它们还对环境友好，在光、热和化学环境中具有很高的稳定性。研究人员预计，POM纳米材料有望成为有效利用大气湿度的材料。科学家们将POM构建成有机铵-聚氧阴离子团簇。这些团簇被组装成薄膜发电机，发电机上有被称为微孔的纳米级微孔，能够在大气湿度下工作。他们的微小POM发电机能产生0.68V的电压，而且非常稳定，在大气湿度为10%到90%的几乎所有自然环境下都能连续工作。工作机制和潜在应用POM大气湿度发生器的工作原理是POM纳米团簇通过POM纳米线薄膜中的微孔自发吸收大气湿度。它们形成了水的分布梯度，这是发电的结构基础。事实证明，POM发电机具有高稳定性和持续发电性能。研究小组确定，POM发电装置可以有效地收集自然界的大气湿度，并通过离子的不均匀分布和定向运动产生连续的电信号。这项工作为低值能源的持续利用提供了新思路，也为聚氧化金属化学提供了新的研究视角。在自然环境中开发连续低值能源的需求十分迫切。在过去的研究中，科学家们已经创造出了收集和使用低值能源的装置。然而，由于低值能源具有间歇性和不稳定性，因此这些装置一直受到限制。近年来，科学家们在利用大气湿度能方面取得了进展。然而，该团队的POM发电机是首个能够持续发电的湿度发电机。这种革命性的POM发生器有很多潜在的应用，比如检测人体呼吸过程；检测、记录和报警环境湿度；与电器结合，实现设备的持续供电；满足多种场景的用电需求等。"最重要的启示是，通过对POMs纳米材料的设计和改性，实现了利用大气湿度的连续发电，并利用POMs纳米材料的特性，深入理解了大气湿度发电的机理。"陈晓东说。前进之路展望未来，研究人员希望通过筛选和优化材料来提高大气湿度发电的效率。他们还希望加深对大气湿度发电过程的理解。陈说："最终目标是通过探索优化湿度发生器效率的机制，实现湿度发生器的高效利用，促进能源和环境的可持续发展。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385601.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385601.htm

研究人员开发出从水波中获取更多"蓝色能量"的简单方法

研究人员开发出从水波中获取更多"蓝色能量"的简单方法研究人员通过将液固纳米发电机的电极移至水流冲击的管端，从波浪中获取更多能量。来源：改编自《ACS能源通讯》2024期，DOI:10/1021.acsenergylett.4c00072研究人员改进的管状波能收集装置被称为液固三电纳米发电机（TENG）。当水在管内来回滑动时，TENG将机械能转化为电能。这些设备还不能大规模应用的一个原因是它们的能量输出较低。戴国璋、尹凯、颜俊亮及其同事旨在通过优化能量收集电极的位置，提高液固式TENG的能量收集能力。实验和结果研究人员使用16英寸透明塑料管制作了两个TENG。在第一个装置中，他们将铜箔电极放在管子的中心--这是传统液固式TENG的通常位置。在新设计中，他们在管子的一端插入了一个铜箔电极。然后，研究人员在管中注入四分之一的水，并密封管端。一根导线将电极与外部电路连接起来。将这两个装置放在台式摇杆上，水在管内来回流动，并通过将机械能（水撞击或滑动电极产生的摩擦力）转化为电能而产生电流。研究人员发现，与传统设计相比，优化设计将装置的机械能转化为电流的能力提高了2.4倍。在另一项实验中，当水分别进入电极覆盖的管段和流出管段时，经过优化的TENG闪烁35个LED灯。研究人员说，这些演示为更大规模地从海浪中收集蓝色能量奠定了基础，并展示了他们的设备在水下无线信号通信等其他应用方面的潜力。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427137.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427137.htm

新技术利用高空风将无人机拉离地面站 驱动发电机发电

新技术利用高空风将无人机拉离地面站驱动发电机发电机载风能系统的新研究得到了英国工程和物理学研究理事会（EPSRC）的大笔资助，该研究试图让无人机利用高空风能，旨在克服系统稳定性方面的挑战，提高商业可行性，支持英国的净零排放目标。正在运行的Kitemill无人机原型图片。图片来源：Kitemill通过将无人机系在地面站上，AWES可以在比传统风力涡轮机更高的海拔上获取风能。高空风将无人机拉离地面站，驱动发电机发电。这项技术可以减少英国能源部门的碳足迹，提供海上和陆上灵活性，并提高在偏远地区的运营能力，从而使英国能源部门受益。为了产生最大的动力，AWES必须以复杂的模式飞行，同时承受强大的空气动力。这种排列方式造就了一个具有微妙操控特性的复杂系统--稍有不慎，无人机就会翻滚坠地。这正是Nguyen博士及其合作者希望在本项目中解决的难题。他希望通过提高AWES的安全性和效率，该项目将为AWES商业化铺平道路。土木、航空航天和设计工程学院的阮博士解释说："机载风能潜力巨大，预计到2050年，每年可发电700亿欧元。然而，它仍然是一项新兴技术。在许多情况下，我们需要权衡利弊：在完全了解新设计的飞行特性之前，就迅速部署其进行试飞。这使得许多AWES原型无法在运行中实现全部能力，导致项目提前结束，并阻碍了商业化进程。本项目试图通过使用分岔和延续方法来应对这一挑战"。DucNguyen博士与Kitemill创始人JonGjerde（左）和ThomasHårklau（右）在"机载风能2024"会议上。图片来源：Kitemill/DrDucNguyen这些数值技术已成功用于飞机动态研究，以预测驾驶员诱发振荡、颤振和尾旋等危险行为。Nguyen博士总结道："通过用分叉方法取代现有技术，AWES可以显著节约成本并提高性能，最终将使这项技术更接近商业化。"除了英国工程和社会科学研究理事会的资助外，该项目还得益于与该领域两家领先企业的合作，即挪威初创企业Kitemill和马德里卡洛斯三世大学。Kitemill联合创始人兼首席执行官托马斯-哈克劳（ThomasHårklau）补充说："AWES项目的启动和成功融资是可再生能源领域的一项重要发展。AWES技术具有卓越的材料效率和更高的能量产出，有望成为能源行业的主导力量。我们很高兴能与DucNguyen和布里斯托尔大学合作开展这一项目。该项目不仅推动了英国实现净零排放的使命，还确保了英国在这一新兴领域的竞争力。我们的目标是共同应对当前的挑战，并为AWES的商业化铺平道路。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432383.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432383.htm

新型纳米设备将海水转化为电能 利用海洋隐藏的能量

新型纳米设备将海水转化为电能利用海洋隐藏的能量伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一个研究小组在《纳米能源》（NanoEnergy）杂志上报告了一种纳米流体设备的设计，该设备能够将离子流转化为可用的电力。该团队认为，他们的装置可用于从海水-淡水边界的自然离子流中提取电能。"虽然我们的设计在现阶段还只是一个概念，但它用途广泛，已经显示出了能源应用的强大潜力，"项目负责人、伊利诺伊大学电气与计算机工程教授让-皮埃尔-勒伯顿说。"他说："这个项目始于一个学术问题--'纳米级固态装置能否从离子流中提取能量？"利用盐水发电的纳米流体装置图。资料来源：伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Grainger工程学院当两个盐度不同的水体相遇时，如河流注入海洋，盐分子会自然地从高浓度流向低浓度。这些流动的能量可以被收集起来，因为它们是由溶解盐形成的称为离子的带电粒子组成的。勒伯顿的研究小组设计了一种纳米级半导体器件，利用了器件中流动的离子与电荷之间的"库仑阻力"现象。当离子流经设备中的狭窄通道时，电场力会使设备中的电荷从一侧移动到另一侧，从而产生电压和电流。研究人员在模拟其装置时发现了两种令人惊讶的行为。首先，虽然他们预计库仑阻力主要是通过相反电荷之间的吸引力产生的，但模拟结果表明，如果电荷之间存在排斥力，该装置同样可以正常工作。带正电和负电的离子都会产生阻力。"同样值得注意的是，我们的研究表明存在放大效应，"勒伯顿研究小组的研究生、该研究的第一作者熊明业说。"由于运动的离子与设备电荷相比质量非常大，因此离子向电荷传递了大量的动量，从而放大了底层电流。"研究人员还发现，只要通道直径足够窄，以确保离子和电荷之间的距离，这些效应就与具体的通道配置以及材料选择无关。研究人员正在为他们的研究成果申请专利，他们正在研究如何将这些设备阵列扩展到实际发电中。"我们相信，设备阵列的功率密度可以达到或超过太阳能电池的功率密度，"勒伯顿说。"更不用说在生物医学传感和纳米流体等其他领域的潜在应用了。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399421.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399421.htm