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雨滴發(fā)電功率轉(zhuǎn)化效率85% 可與太陽(yáng)能互補(bǔ)(附圖)

2017-06-21 09:11閱讀數(shù):2407

中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)機(jī)經(jīng)網(wǎng)  發(fā)布時(shí)間:2017-06-20 14:53:30  來(lái)源:中國(guó)氣象報(bào)


在2017年全國(guó)科技活動(dòng)周暨北京科技周主場(chǎng),中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所展示的“雨滴薄膜發(fā)電”技術(shù),瞄準(zhǔn)了這一痛點(diǎn),把降雨利用起來(lái)發(fā)電。

在降雨等偏暗環(huán)境下發(fā)電效率偏低是太陽(yáng)能應(yīng)用的瓶頸,尤其在南方多雨城市,太陽(yáng)能發(fā)電受到了不小的制約。

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在2017年全國(guó)科技活動(dòng)周暨北京科技周主場(chǎng),中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所展示的“雨滴薄膜發(fā)電”技術(shù),瞄準(zhǔn)了這一痛點(diǎn),把降雨利用起來(lái)發(fā)電。

在現(xiàn)場(chǎng),研究人員搭建了一個(gè)簡(jiǎn)易木屋,在木屋房頂鋪設(shè)了雨滴薄膜發(fā)電材料——納米薄膜,并構(gòu)建了一個(gè)封閉電路,用淋浴設(shè)備模擬雨滴落在薄膜上。此時(shí),連接了薄膜的LED燈亮了起來(lái)。如果在雨滴薄膜下面鋪上太陽(yáng)能板,無(wú)論晴天還是雨天都可以發(fā)電。

“雨滴發(fā)電利用了國(guó)際領(lǐng)先的高分子納米薄膜雨水發(fā)電技術(shù),納米薄膜做成透明狀后,透光率可達(dá)到90%以上,將其鋪設(shè)在太陽(yáng)能電池板上,即可成為下雨時(shí)雨滴發(fā)電、晴天時(shí)太陽(yáng)能發(fā)電的復(fù)合能源。”5月20日,在現(xiàn)場(chǎng),中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)王中林向公眾介紹。

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“薄膜分為兩層,雨水滴到薄膜上之后,兩層材料會(huì)有一個(gè)接觸,表面就能通過(guò)摩擦感應(yīng)電荷。雨水不是純凈水,是帶電荷的,通過(guò)接觸之后,一層薄膜吸附正電,另一層薄膜帶負(fù)電,這就產(chǎn)生了電壓,與封閉的回路連接,就產(chǎn)生了電流。”在現(xiàn)場(chǎng)講解的研究員趙雪嬌向記者介紹。

雨滴發(fā)電產(chǎn)生的電量多少還在進(jìn)一步研究中。根據(jù)王中林在《自然》發(fā)表的論文,通過(guò)理論計(jì)算,目前另一種以摩擦生電為技術(shù)原理的水波能發(fā)電裝置,一個(gè)山東省面積大的薄膜,可以滿足當(dāng)下全球供電需求,但從理論到實(shí)際,還有較長(zhǎng)的路要走。

雨滴發(fā)電穩(wěn)定性實(shí)際上還跟降雨是否持續(xù)有關(guān)。如果雨持續(xù)降下,電流持續(xù)不斷;如果雨是間斷的,那么產(chǎn)生的就是脈沖電流,難以穩(wěn)定續(xù)航。因此,研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)摩擦生電不穩(wěn)定的情況,專門(mén)研究了相應(yīng)的電路——先把電收集到一個(gè)電容器,再導(dǎo)出形成直流穩(wěn)壓的電流,能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)85%。

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根據(jù)中科院納米所的設(shè)想,雨滴發(fā)電和水波能發(fā)電可能會(huì)在5年走向產(chǎn)業(yè)化,讓一些設(shè)備實(shí)現(xiàn)自供能。以氣象觀測(cè)站為例,在一些多降雨的林區(qū)或偏遠(yuǎn)地區(qū)架設(shè)氣象站,通電、維修都不是很方便,如果雨滴薄膜發(fā)電供電穩(wěn)定,就是一個(gè)很好的供電選擇。

“關(guān)鍵是提高功率和穩(wěn)定性,還有材料怎么封裝更加有效。”趙雪嬌介紹。目前,雨滴發(fā)電的功率與太陽(yáng)能相比還是有差距的,如果能進(jìn)一步提高功率,太陽(yáng)能目前應(yīng)用的場(chǎng)景,雨滴發(fā)電都能使用。兩種方式結(jié)合效率會(huì)更高。

 

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