陆地上现有的大部分风力都过于柔和,无法推动商业风力涡轮机的叶片,但现在中国的研究人员设计了一种“微型风力涡轮机”,它可以从很少的微风中收集风能,这种微风的风力与步行产生的风力差不多。9月23日发表在《细胞报告物理科学》(Cell Reports Physical Science)杂志上的这种方法是一种低成本、高效的收集微风作为微能源的方法。
从技术上讲,这个新装置并不是涡轮机。它是一种纳米发电机,
杏耀平台 ,杏耀由管内的两条塑料条组成,当有气流时,这些塑料条会颤动或拍击在一起。就像在头发上摩擦气球一样,这两种塑料在分离接触后会带电,这种现象被称为摩擦电效应。但是,这两条塑料条产生的电能被捕获并储存起来,而不是像爱因斯坦那样让你的头发直立起来。
“你可以收集日常生活中的所有微风,”中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所的资深作者杨雅阳说。“有一次,我们把纳米发电机放在一个人的手臂上,摆动的手臂产生的气流就足以产生电力。”
每秒1.6米(3.6英里)的微风就足以为杨和他的同事设计的摩擦电纳米发电机提供动力。当风速在4 - 8米/秒(8.9 - 17.9英里/小时)之间时,纳米发电机的性能最佳,这一速度使两条塑料带能够同步摆动。该装置的风能转换效率高达3.23%,这一数值超过了之前报道的风能回收性能。目前,该研究小组的设备可以为100个LED灯和温度传感器供电。
“我们的目的不是要取代现有的风力发电技术。我们的目标是解决传统风力涡轮机无法解决的问题,”杨说。“风力涡轮机使用线圈和磁铁,成本是固定的,而我们可以为我们的设备挑选低成本的材料。我们的设备也可以安全地应用于自然保护区或城市,因为它没有旋转结构。”
杨说,他对这个项目的下一步计划有两种设想:一种是小的,杏2杏耀一种是大的。在过去,杨和他的同事设计了一个硬币大小的纳米发电机,但他想让它更小,更紧凑,效率更高。在未来,杨和他的同事们希望将该设备与小型电子设备如手机结合起来,以提供可持续的电力。
但杨也在寻求让设备更大、更强大。他说:“我希望将该设备的生产规模扩大到1000瓦,这样它就能与传统的风力涡轮机竞争。”“我们可以把这些设备放在传统风力涡轮机无法到达的地方。我们可以把它放在山上或建筑物的顶部,以获得可持续能源。”