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雨滴發電功率轉化效率85%竟然可與太陽能互補

   2017-06-20 中國氣象局3610
核心提示:在降雨等偏暗環境下發電效率偏低是太陽能應用的瓶頸,尤其在南方多雨城市,太陽能發電受到了不小的制約。
在降雨等偏暗環境下發電效率偏低是太陽能應用的瓶頸,尤其在南方多雨城市,太陽能發電受到了不小的制約。
 
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研究所展示的“雨滴薄膜發電”技術,瞄準了這一痛點,把降雨利用起來發電。
 
在現場,研究人員搭建了一個簡易木屋,在木屋房頂鋪設了雨滴薄膜發電材料——納米薄膜,并構建了一個封閉電路,用淋浴設備模擬雨滴落在薄膜上。此時,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電。
 
“雨滴發電利用了國際領先的高分子納米薄膜雨水發電技術,納米薄膜做成透明狀后,透光率可達到90%以上,將其鋪設在太陽能電池板上,即可成為下雨時雨滴發電、晴天時太陽能發電的復合能源。”5月20日,在現場,中科院北京納米能源與系統研究所所長王中林向公眾介紹。
 
“薄膜分為兩層,雨水滴到薄膜上之后,兩層材料會有一個接觸,表面就能通過摩擦感應電荷。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,另一層薄膜帶負電,這就產生了電壓,與封閉的回路連接,就產生了電流。”在現場講解的研究員趙雪嬌向記者介紹。
 
雨滴發電產生的電量多少還在進一步研究中。根據王中林在《自然》發表的論文,通過理論計算,目前另一種以摩擦生電為技術原理的水波能發電裝置,一個山東省面積大的薄膜,可以滿足當下全球供電需求,但從理論到實際,還有較長的路要走。
 
雨滴發電穩定性實際上還跟降雨是否持續有關。如果雨持續降下,電流持續不斷;如果雨是間斷的,那么產生的就是脈沖電流,難以穩定續航。因此,研究團隊針對摩擦生電不穩定的情況,專門研究了相應的電路——先把電收集到一個電容器,再導出形成直流穩壓的電流,能量轉化率可達85%。
 
根據中科院納米所的設想,雨滴發電和水波能發電可能會在5年走向產業化,讓一些設備實現自供能。以氣象觀測站為例,在一些多降雨的林區或偏遠地區架設氣象站,通電、維修都不是很方便,如果雨滴薄膜發電供電穩定,就是一個很好的供電選擇。
 
“關鍵是提高功率和穩定性,還有材料怎么封裝更加有效。”趙雪嬌介紹。目前,雨滴發電的功率與太陽能相比還是有差距的,如果能進一步提高功率,太陽能目前應用的場景,雨滴發電都能使用。兩種方式結合效率會更高。
 
 
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