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雨滴發(fā)電功率轉(zhuǎn)化效率85% 可與太陽能互補(bǔ)

核心提示:在降雨等偏暗環(huán)境下發(fā)電效率偏低是太陽能應(yīng)用的瓶頸,尤其在南方多雨城市,太陽能發(fā)電受到了不小的制約。
   在降雨等偏暗環(huán)境下發(fā)電效率偏低是太陽能應(yīng)用的瓶頸,尤其在南方多雨城市,太陽能發(fā)電受到了不小的制約。

  雨滴發(fā)電功率轉(zhuǎn)化效率85% 可與太陽能互補(bǔ)
 
  在2017年全國科技活動周暨北京科技周主場,中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所展示的“雨滴薄膜發(fā)電”技術(shù),瞄準(zhǔn)了這一痛點(diǎn),把降雨利用起來發(fā)電。
  
  在現(xiàn)場,研究人員搭建了一個(gè)簡易木屋,在木屋房頂鋪設(shè)了雨滴薄膜發(fā)電材料——納米薄膜,并構(gòu)建了一個(gè)封閉電路,用淋浴設(shè)備模擬雨滴落在薄膜上。此時(shí),連接了薄膜的LED燈亮了起來。如果在雨滴薄膜下面鋪上太陽能板,無論晴天還是雨天都可以發(fā)電。
  
  “雨滴發(fā)電利用了國際領(lǐng)先的高分子納米薄膜雨水發(fā)電技術(shù),納米薄膜做成透明狀后,透光率可達(dá)到90%以上,將其鋪設(shè)在太陽能電池板上,即可成為下雨時(shí)雨滴發(fā)電、晴天時(shí)太陽能發(fā)電的復(fù)合能源。”5月20日,在現(xiàn)場,中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長王中林向公眾介紹。
 
  雨滴發(fā)電功率轉(zhuǎn)化效率85% 可與太陽能互補(bǔ)
 
  “薄膜分為兩層,雨水滴到薄膜上之后,兩層材料會有一個(gè)接觸,表面就能通過摩擦感應(yīng)電荷。雨水不是純凈水,是帶電荷的,通過接觸之后,一層薄膜吸附正電,另一層薄膜帶負(fù)電,這就產(chǎn)生了電壓,與封閉的回路連接,就產(chǎn)生了電流。”在現(xiàn)場講解的研究員趙雪嬌向記者介紹。
  
  雨滴發(fā)電產(chǎn)生的電量多少還在進(jìn)一步研究中。根據(jù)王中林在《自然》發(fā)表的論文,通過理論計(jì)算,目前另一種以摩擦生電為技術(shù)原理的水波能發(fā)電裝置,一個(gè)山東省面積大的薄膜,可以滿足當(dāng)下全球供電需求,但從理論到實(shí)際,還有較長的路要走。
  
  雨滴發(fā)電穩(wěn)定性實(shí)際上還跟降雨是否持續(xù)有關(guān)。如果雨持續(xù)降下,電流持續(xù)不斷;如果雨是間斷的,那么產(chǎn)生的就是脈沖電流,難以穩(wěn)定續(xù)航。因此,研究團(tuán)隊(duì)針對摩擦生電不穩(wěn)定的情況,專門研究了相應(yīng)的電路——先把電收集到一個(gè)電容器,再導(dǎo)出形成直流穩(wěn)壓的電流,能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)85%。
  
  根據(jù)中科院納米所的設(shè)想,雨滴發(fā)電和水波能發(fā)電可能會在5年走向產(chǎn)業(yè)化,讓一些設(shè)備實(shí)現(xiàn)自供能。以氣象觀測站為例,在一些多降雨的林區(qū)或偏遠(yuǎn)地區(qū)架設(shè)氣象站,通電、維修都不是很方便,如果雨滴薄膜發(fā)電供電穩(wěn)定,就是一個(gè)很好的供電選擇。
  
  “關(guān)鍵是提高功率和穩(wěn)定性,還有材料怎么封裝更加有效。”趙雪嬌介紹。目前,雨滴發(fā)電的功率與太陽能相比還是有差距的,如果能進(jìn)一步提高功率,太陽能目前應(yīng)用的場景,雨滴發(fā)電都能使用。兩種方式結(jié)合效率會更高。

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