人造毛皮内衬的双筒发电机可从海洋慢波中获取能量-即时焦点

来源：cnBeta 　2023-01-19 16:38:25

(资料图片)

太平洋西北国家实验室（PNNL）的研究人员已经开发出一种不寻常的方式来收集波浪的能量，一个轻轻滚动的圆柱体是围绕着摩擦起电效应设计的，这种效应在你走过某些地毯后会引起静电冲击。

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Daniel Deng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。"

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