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

转一圈发电34.2度 世界最大风力发电机现在怎样了？

转一圈发电34.2度世界最大风力发电机现在怎样了？这台风电机的单机容量达到16兆瓦，而现在陆地上最大的风电机，单机容量只有10兆瓦左右。之所以海上风电机更大，其实最主要的原因是物流。随着发电功率的增加，风电机会变得越来越巨大，从而导致陆地上难以将叶片等部件运输到指定地点。由于海上运输方便许多，所以有机会制造更大的风电机，但是海上风电机的安装难度却比陆地要困难许多。不过，正因为海上更难，更大的风电机，所以真正考验风电技术的地方还是在海上。在GWH252-16MW并网发电之前，全球最大的风电机组是丹麦的维斯塔斯V236-15.0MW，它的单机容量是15兆瓦，而在咱们GWH252-16MW投入使用的时候，美国则刚刚开始投入研发13兆瓦的海上风电项目。图：海上风电基础设施-海底电缆的铺设可以说，GWH252-16MW的成功意味着中国在风力发电领域达到了绝对领先的地位，真正的遥遥领先。不过，中国发展风电受到了许多质疑，在GWH252-16MW成功并网的时候，许多国外媒体也报道了此事，当时很多国外网友表示它将会杀死很多鸟类，它会对海洋生态造成影响，以及制造它需要多少化石燃料，还有网友表示先抵抗一场台风再说。那么，有趣的问题是，这台全球最大的风力发电机投入使用9个月，到底有没有出现这些问题呢？最大风电机到底有多大？对于GWH252-16MW而言，它的单支叶片长度就达到了123米，整个风轮直径达到252米，扫风面积达到5万平方米，这相当于7个足球场的面积。随着材料的升级，GWH252-16MW的叶片全部采用碳纤维材料，单个叶片重量只有54吨，在它之前的风电机超过100米的叶片，基本重量会达到100吨前后。另外，机箱的高度在152米前后，重量达到570吨，相当于10列复兴号的重量。值得一提的是，这座发电机组技术工艺上，咱们拥有100%的自主知识产权，而材料上也实现了96%的国产化。当然，这样一个大家伙发电量自然也是比想象得要多得多，它的叶片转动一周就可以发电34.2度，这个电量差不多是一个普通家庭的一周的用电需求。据估计，它全年可以发电6600万度的样子，这个电量足够一个10万人的小镇的全部用电需求。咱们国家是全球用电量最大的国家，占到全球总用电量的三分之一左右，但是我们现在的主要发电形式是火力——烧煤发电，这占了所有装机容量的60%以上。随着用电需求的增加，如果我们继续高度依赖火电，那么对环境的危害会越来越大。而风电是可再生的清洁能源，我们自然需要大力发展它，发展风电没有任何问题。其实，我们现在风电领域技术全球领先的一个原因就是我们用电需求大，我们必须要找到更清洁的可再生能源，不然就会很不可持续。2023年7月份，央视《对话》栏目有一期就是讲这个最大风电机组的，当时明阳智能的总裁张启应也指出了这一点，对清洁能源的迫切需求是我们造出大风机的原因之一。那么，这台全球最大的风电机现在到底咋样，它有没有出现大家担忧的问题呢？最大风电机现在咋样？首先，它当然没有被台风摧毁，甚至在一次台风天气中都创下了风力发电机单日发电量的世界记录。在2007年的时候，咱们国家的风电技术还相对落后——主要依赖德国的技术，当时咱们就想制造抗台风的风电机，但是德国并没有这样的技术，当时的德国专家表示，咱们国家在10年内不能造出抗台风。然而，这一年（2007年）全球第一台抗台风发电机就被我们造了出来。其实，现在风力发电机能够抗台风的原因很简单，因为它并不是一个简单的发电设备，有人称之为巨大的机器人。每台现代风电机上面都有1000多个传感器，这些传感器会感知风向、风速、湿度，甚至是海面的波浪，机箱和叶片会根据风速、风向来做出调整。当风速超过了风电机的运载能力时，它会调整到一个阻力最小的状态（平时的话则是调整到阻力最大的状态来让风力带动叶片转），然后完全停止转动，以此避免电机损毁。在2023年9月1日，台风“杜苏芮”袭击了福建沿海，而这台风电机乘着台风天，当日发电量打破世界纪录，达到38.41万度。图：风电机超负荷运行损毁GWH252-16MW的预设最大发电功率是16兆瓦，这意味着它24小时满功率运行的话，发电量应该是38.4万度，但是实际纪录比这个值多发了100度电，我没有查到为什么会这样，但是在之后没多久的12月21日，这台风电机单日发电量再次打破世界纪录（非台风天）——达到了38.72万度。估计风速没有过分大的话，风电机并不会被锁定运行，它会超负荷运行，从而发出更多的电。最后，我们再来说说，风电机对生态是否真的影响很大吧。其实，大家最关心的对鸟类的影响是非常小的，这是有数据支持的，每年被风电机叶片打死的鸟类只有不到被汽车撞死的千分之一。很多人认为风电机叶片转速很慢，觉得它不可能打到鸟类，这个想法是错的。风电机叶片的转速慢就像我们觉得风电机本身并不大一样，只是视错觉，它在做圆周运动，而且叶片本身很长，越靠近叶尖的地方，意味着它的线速度就越快。GWH252-16MW的叶片在满功率运行的时候，我们也不会觉得它转动有多快，但是它的叶尖速度会超过350公里每小时。当然，没有鸟类的飞行速度比这个更快，所以只要鸟类进入一定范围，它就无法逃脱，会被叶片高速打到。但是，如你所见风电机是在非常空旷的地方运行的，它与鸟类相遇的可能性非常低，不仅如此，现在的风电机是有驱鸟设备的，它根本不会让鸟类靠近。另一方面，它对海洋生态的影响也非常小，甚至有研究指出，因为风电机在水下的部分形成了人工鱼礁效应，给海洋生物提供了安全的栖息地，大大增加了该海域的生物多样性。总得来说，风电机可以得到清洁的可再生能源，而对生态的影响并不大，当然，制造风电机需要化石燃料，但是考虑到它会在未来运行几十年，这些碳投入是值得的。另外，16兆瓦远不是中国风电的极限，18兆瓦，20兆瓦，22兆瓦早已提上日程，或已经下线。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424612.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424612.htm