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使用柔性海藻状纳米发电机开发海浪再生新能源 ( }$ T! E- l. `8 o5 a4 `
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海浪可以很强大，包含足够的能量在风暴期间推动沙子、鹅卵石甚至巨石。这些波浪，以及更小、更温和的波浪，都可以作为可再生能源的来源。 % ~: d) t- k' b+ u3 O% h1 }/ X$ W5 n
研究人员在ACS Nano（“Flexible Seaweed-Like Triboelectric Nanogenerator as a Wave Energy Harvester Powering Marine Internet of Things”）已经开发出柔性的发电机，模仿海藻摆动的方式，有效地将表面和水下波浪转化为电能，为海洋提供动力。 4 m7 W4 ?$ O! @% R2 Z
: Z0 @5 c+ D7 P7 X& E' u- k 在许多沿海地区，传感器网络收集有关水流、潮汐和清晰度的信息，以帮助船舶航行和监测水质。这种“海洋物联网”主要由必须不时更换的电池供电，既费时又费钱。可以使用风能和太阳能，但它们不适合水下应用。 ' B' T' W) ?; O; r* y& x
为了利用海洋的持续运动作为可再生能源，研究人员最初开发了漂浮装置，使用旋转磁铁将波浪能转化为电能。但是这些设备效率低下，波浪频率较低，例如在水下发现的波浪。 . ?$ I5 B- \0 c1 A! h2 h# L8 W3 [; n
摩擦纳米发电机 (TENG) 依靠接触的表面产生静电，由于它们能够有效地收集低频、低振幅的波能，因此可能是应对这一挑战的一种方式。因此，Minyi Xu、Zhong Lin Wang 和同事受到海底植物的启发，创造了柔性 TENG。
/ s: Z8 P/ s( b, P5 V 研究人员希望复制海藻股的振动方式，为可弯曲的摩擦电表面充电，将波浪的运动转化为电能，为漂浮和水下海洋传感器提供动力。
& `7 v* v. \0 s, ~. O/ U' l' Y 为了制造摩擦电表面，研究人员在导电油墨中涂覆了两种不同聚合物的 1.5 英寸 x 3 英寸长条。然后在条带之间塞入一块小海绵，形成一个薄薄的气隙，然后将整个单元密封起来，形成一个 TENG。
" V) u) Q0 l- |$ _ 在测试中，当 TENG 在水中上下移动时，它们会前后弯曲，从而发电。当研究人员将 TENG 置于与沿海地区水下发现的水压相似的水压中时，他们发现两种导电材料之间的气隙减小。
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然而，这些设备仍会产生 100 kPa 压力的电流——与通常存在于 30 英尺水深的压力相同，在那里几乎没有水下波浪运动。最后，研究人员使用波浪水箱证明多个 TENG 可用作微型水下发电站，为温度计、30 个 LED 或闪烁的微型灯塔 LED 信标提供能量。 - L. u e) |8 k0 D
研究人员表示，他们的海藻状 TENG 可以减少沿海地区对电池的依赖，包括对海洋传感器的依赖。
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