科学家开发全新纳米发电机 可从海浪或人体运动中获得能量
据外媒New Atlas报道，香港中文大学的研究人员已经设计出了新的模块化纳米发电机，可以从各种不同类型的运动中收集能量，例如海浪或人的身体运动。新装置是一种摩擦纳米发电机(TENG)，通过摩擦产生电力。这些系统已经显示出从身体运动、触屏点击、地板上的脚步声，甚至是太阳能电池上滚动的雨滴中收集能量的前景。
但正如中大团队所言，TENG的一个主要局限性是，它们需要固体表面长时间保持接触，这可能很难持续。另外，随着时间的推移，它们可能会相互损坏。
对于新设备，研究人员挖掘了固体和液体之间的摩擦力。他们在一根手指大小的塑料管中装满了去离子水，当这些水在两个电极之间滑动时，可以产生电力。该团队将由此产生的装置称为水管式摩擦纳米发电机（WT-TENG）。
由于水可以更容易地与电极保持接触，该团队表示，WT-TENG具有更高的输出体积电荷密度。他们报告说，在频率低至只有0.25Hz的情况下，每立方米达到9 mC / m3。这本身并不是很多，但这些单元是模块化的，因此它们可以组合成更大的发电机。
该团队表示，这种设计有几个优势。它们不仅不需要任何其他运动部件，如弹簧或转子，而且它们可以从一系列不同的运动中收集能量。该团队测试了它们在旋转、摆动、跷跷板和侧向运动中的发电能力，发现它们在所有运动中都能很好地工作。这表明，它们可以从各种来源收集能量，如安装在车辆上的设备、漂浮在海浪上的设备或利用用户身体运动的可穿戴设备。
在实验中，该团队测试了其中的后两种设置。在其中一个实验中，34个WT-TENG单元被组合成一个盒子，漂浮在海面上采集波浪能；而在第二个实验中，该团队用10个WT-TENG制作了一个腕带。两种设置所产生的电力足以为150个LED灯供电。
“以往的海洋能量采集器设计都是配备电磁式发电机，体积大、重量大，只有当海洋波浪的频率达到一定高度时才能发电。”该研究的通讯作者訾云龙说。“我们的最新研究攻克了技术难关，将推动纳米发电机的应用，特别是在‘蓝色能源’采集方面，为可再生能源的发展提供了新的方向，实现碳中和。”
该研究发表在《先进能源材料》杂志上。