盘点2014年度十大技术创新产品

2014-12-18 13:30

　　发电可以抵个三峡大坝的摩擦发电机

　　摩擦起电效应，是自然界中最常见的现象之一，它是由两种不同材料经过相互摩擦而使其接触表面带电的现象。

　　2012年1月以来，中科院北京纳米能源与系统研究所首席科学家王中林科研团队设计出一系列摩擦发电机。经过两年时间，最初摩擦发电机的输出电流和功率并不理想的问题已经被成功克服。研究人员发现，摩擦发电机的两个工作部件在相互滑动的过程中，电极之间的电荷转移量可以通过材料表面有序图案化得到极大提高，并和图案密度呈准线性关系。

　　因此，他们设计出一种图案化阵列结构，使摩擦发电机的输出功率产生了质的飞跃。最新的摩擦发电装置由平面化的圆形定子和转子两部分组成，采用表面图案化的摩擦层和电极层，通过旋转式接触的驱动设计实现了1.5W的平均输出功率，获得了高达24%—50%的能量转化率。

　　摩擦发电机的独特结构为收集两物体间的相互滑动提供了可行甚至唯一的方案，这也是传统发电机所不能比拟的。不仅如此，摩擦发电机还具有大规模收集和转化自然界中机械能的潜力，有望成为绿色能源供给的全新途径。

　　“收集自然界中的机械能是摩擦发电机最大的设想。”王中林介绍，要收集海水浮动的机械能并不十分容易，随着风向的变化、潮汐的涨落，海水的流动是无法控制的。因此，虽然人们都知道海水中蕴藏着巨大的能量，但是至今仍没有一种合适的办法对其进行收集。对此，王中林认为摩擦发电机或许能够解决这个问题，在幅面1平方公里、深5米的海水中，每隔10厘米放置一个球形摩擦发电机。按照每个球形摩擦发电机的输出功率为1毫瓦计算，海水一天24小时昼夜不停地流动，理论上可持续发出近100万瓦的电，能够点亮10万盏电灯。以此类推，如果大规模的将这种装置置于海中，其发电量将十分可观，当摩擦发电机的覆盖面积达到2万平方公里，其发电量可以与三峡大坝的发电量相媲美。海水浮动的机械能是十分稳定的，它在昼夜或季节变化时浮动不是太大。