朱光研究組在高效能實用化風力摩擦發電機方面取得進展
來源:發布時間:2014-07-11

  作為一種極為普遍的能源,風能一直被人們試圖收集并轉化為電能。近年來,基于接觸起電和靜電感應的摩擦發電機成為能源材料領域研究的熱點,相比于傳統的基于電磁感應的發電裝置,摩擦發電機具有重量輕、體積小、能量密度高、制作簡單、成本低等優點。因此,摩擦發電機有望為實現風能的利用提供新的途徑。 

  近日,中國科學院北京納米能源與系統研究所朱光研究員領導的研究小組在基于摩擦發電機的風能收集方面取得關鍵進展。該課題組展示了一種單側上下極板的新型發電機結構,解決了現有的摩擦發電機在風能發電中輸出功率和耐久性等兩個關鍵方面的問題。這種新型結構中高分子膜在風的作用下與一側的極板發生接觸,電子在兩個極板間流動從而產生電流。由于不必在飄動的高分子膜層上鍍電極,也不需要一個接地裝置,因此相比于現有的雙電極和單電極結構,這種結構在器件的耐久性和實用性上有很大提高。同時,研究人員在仔細分析了高分子膜在氣流中飄動的過程后發現:高分子膜并不是同時接觸極板而是成波浪式的接觸,導致不同區域產生的外電路電流出現嚴重抵消的現象,極大影響了發電機的輸出功率。碩士生孟憲松在朱光研究員的指導下制作出一種細微分段模型,將整個極板分成尺寸微小的分段,最大程度消除不同區域電流相互抵消的現象。實驗證明,分段結構得到的輸出平均電流是不分段結構的6倍多。這種新型摩擦發電機提供了一種高效能、實用化的風力收集手段。 

相關研究成果發表在最近一期的《美國化學學會應用材料和界面》(ACS Applied Materials & Interfaces 2014, 6, 8011-8016

 

附圖說明:(a) 圖為收集風能的分段單側極板結構,(b)圖為分段單側極板結構在平均電流輸出上相比于不分段結構增強5倍以上。

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