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王中林Nature最新述评:“蓝色能源”之梦

2017-10-11 来源:互联网

自然界为人类提供了三种能量的来源:太阳、空气和重力。太阳能和风能已经进行了大规模的开发,而重力能就少得多了。水电站需要从流动的河流上收集能量,潮汐能也可以在某些入海口或者海岸进行收集。但是只有极少的地方可以用来修筑水坝或者水闸,而且建造这些也会对环境造成破坏。

相比之下,海洋覆盖了地球70%的表面。水波能极为丰富,无论何时、无论何种天气都永不停息,收集这些能量只需要很少的建筑面积并且不用担心安全问题。然而,对这种“蓝色能源”的利用还不够,目前的水波能发电厂所产生的电能还不足以供给一个小镇,而且水波能发电厂还没有进行任何的商业运作。

近日,来自中科院北京纳米能源与系统研究所和美国佐治亚理工大学的王中林院士在Nature上发表了题目为“Catch wave power in floating nets”的述评,详细论述了利用纳米发电机收集水波能这种“蓝色能源”的研究进展、可行性以及面临的困难,并对纳米发电机的未来发展给予了厚望。

王中林院士团队一直致力于对纳米发电机的研究,这些器件包括从利用心跳驱动的医学传感器一直到能够发电用于照明、健康和安全的垫子。当某些材料进行摩擦的时候,其表面就会产生静电,收集这些静电的方式比利用压电材料进行发电更为有效和经济。因此,如果能将摩擦纳米发电机大规模应用于实际那是极为激动人心的。但是,现在还面临着以下这些问题需要解决:开发更高效和持久的发电机材料和设计,在开放海域将这些纳米发电机连接为网络,收集能量并将其传输到陆地。

对于能源网络的构建,文中提出了以下三个方面的构想:
第一,构建圆形的浮动装置浮于海面,利用球内的运动部分在波浪冲击下在内部摩擦产生电荷。
第二,利用浮动装置上的悬挂链增加单位体积海水所能产生的能量。
第三,可以在浮动装置上增加太阳能和风能接收装置增加电能的产出并将其传输至陆地上的发电厂或电网中。

更多信息:http://www.cailiaoniu.com/64589.html

文献链接:Catch wave power in floating nets (Nature, 2017, DOI: 10.1038/542159a)