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中科院展示摩擦电发电机最新成果 应用前景广阔

佚名2018年05月28日

中科院展示摩擦电发电机最新成果 应用前景广阔



 人的行走发电、下落雨滴发电、车轮转动发电、机器轰鸣发电……这些人们印象中尚停留在理论研究阶段的能源利用方式,在中国科学院北京纳米能源与系统研究所(中科院纳米能源所)18日下午举办的摩擦发电新能源技术成果展示会上,已经成为活生生的现实并走向广泛应用。 

  中科院纳米能源所所长、首席科学家王中林院士领导的科研团队2012年初在世界上首次研发成功摩擦电发电机。他介绍说,与传统的电磁感应式发电机和摩擦起电原理完全不同,摩擦电发电机利用的是摩擦起电和静电感应效应的耦合,同时配合薄层式电极的设计,实现电流的有效输出。其结构非常简单、轻巧,用来产生摩擦并形成电流向外输出的基本元件,都是仅有微米级厚度的薄膜材料,使得整个器件具备柔软甚至可以透明的特性。

  摩擦电发电机成本很低,主要部件由有机材料和常见金属构成,而且用量极少,非常适合大规模产业化推广。其输出性能可以通过简单的材料更换或者在材料表面制备纳米涂层来控制和改善,还可以通过化学方法对其表面进行修饰,以实现更丰富的功能。王中林称,这给化学和材料领域增加了非常多的基础和应用研究的机会,甚至可能产生一些新的研究方向。

  王中林团队通过不断努力,摩擦电发电机输出功率密度已从最初的仅3.67毫瓦/平方米,提高到目前最高可达500瓦/平方米。科研人员还成功克服摩擦电发电机输出电流小、电压高、难以直接给用电器有效充电的缺陷,将输出电流提高到3毫安,最高平均稳定输出功率达1.5瓦,实现对小型电器实时供电。该研究成果不仅让人们看到摩擦电发电机正迅速迈向产业化,更有望从微小能源领域跻身于大规模应用的绿色新能源之列。

  王中林表示,摩擦电发电机的动力源既可以是风力、水力、海浪等大能源,也可以是人的行走、身体的晃动、手的触摸、下落的雨滴等环境随机能源,还可以是车轮的转动、机器的轰鸣等被浪费甚至是垃圾的能源,实现对机械能的有效收集。未来摩擦电发电机的广泛应用,人类将有望通过自身的活动为便携式、可穿戴式设备直接供电,从根本上解决便携设备功能越来越多、电池越来越不够用的矛盾。

  当天的展示会上,中科院纳米能源所向媒体现场演示旋转式直流摩擦发电机、刹车发电模拟装置、自驱动无线触摸报警器、柔性透明摩擦发电机、碟式宽频摩擦发电机、脚踏式摩擦发电机、潮汐能收集装置等20件摩擦发电装置的发电操作,集中展示“一举一动皆能发电”的全新能源供给模式。


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