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美國科學家腦洞大開:發明一種設備利用降雪來發電

http://dailynews.sina.com   2019年04月20日 00:54   參考消息

  原標題:用雪發電?美國科學家腦洞大開——

  參考消息網4月20日報道 澳大利亞媒體稱,美國科學家發明了一種前所未有的設備——能夠利用降雪這一自然現象來發電。

  據澳大利亞科學預警網站18日報道,基於兩種材料相互摩擦後產生電荷的摩擦起電原理,研究人員發明的新技術對雪粒攜帶正電荷這一事實加以了利用。

  正因爲如此,一旦有機會與帶有負電荷的物質發生摩擦,雪花就會釋放出電子。

  美國加利福尼亞大學洛杉磯分校(UCLA)的化學家馬赫·卡迪說:“雪本來就帶電,所以我們想,爲什麼不利用另一種帶負電的物質獲取電荷來發電呢?”卡迪也是一家名爲“納米技術能源”(Nanotech Energy)的研究公司的首席技術官。

  報道指出,雖然以前從未有人對雪如此加以利用,但卻有其他研究人員利用其他物質做過類似的事情。

  該研究團隊發明的設備是一種雪基的摩擦起電納米發電機——依靠摩擦起電效應和靜電感應來產生能量。

  報道稱,近些年來,科學家還發明瞭其他類型的“摩擦納米發電機”(TENG)——能夠利用雨滴、物理運動、輪胎摩擦甚至是在地板上行走來發電。

  雖然發電方式根據運動和材料的類型不同而略有不同,但所有上述設備——包括最新的雪基摩擦納米發電機——的原理都是一樣的。

  UCLA的化學家兼材料科學家理查德·卡納說:“靜電是由一種捕獲電子的材料與另一種釋放電子的材料相互摩擦產生的。”

  他說:“如果能把這些電荷分離出來,基本就相當於憑空發電。”

  在設計出雪基的TENG並利用3D打印技術製作出電極後,研究人員測試了使用不同的摩擦起電材料作爲功能層的發電功率——並非所有材料的發電功率都一樣。

  卡迪說:“雖然雪喜歡釋放電子,但這種設備的性能取決於另一種材料獲取這些電子的效率。”

  他說:“在測試了包括鋁箔和特氟龍在內的大量材料後,我們發現硅膠產生的電荷比其他任何材料都要多。”

  報道稱,使用硅膠作爲這種設備的摩擦起電層後,就可以通過許多種不同的摩擦機制來產生電荷,包括讓雪直接落到硅膠層上或是從上面滑過。

  研究團隊還試驗了貼在自行車車輪或登山靴鞋底的硅膠層與雪進行摩擦的其他機制。

  雖然試驗中產生的電量並不算多,但研究人員說,未來可以很容易地把雪基的TENG置入太陽能電池板,幫助它們在降雪天氣下發電,因爲太陽能發電的效率在降雪時會降低甚至消失。

  鑑於地球表面每年的降雪面積有大約4600萬平方公里,因此這項技術的規模化應用有着巨大的機遇。有朝一日,它也可能被用於爲可穿戴設備供電或是被置入生物力學跟蹤傳感器。

  研究人員說,或許在不久的將來,雪基的TENG會被用於偏遠多雪地區的自供電氣象站,以測量降雪率和降雪量並讀取風向和風速等其他氣象指標。

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