新的低成本技术提升了能量收集纳米发电机的竞争能力

2020-02-06 16:06:51
导读寻找可持续的,高效的能源来源一直是全球科学家关注的焦点。韩国中正大学的一组研究人员现在已经开发出一种将静电转换为电能的新型技术。与

寻找可持续的,高效的能源来源一直是全球科学家关注的焦点。韩国中正大学的一组研究人员现在已经开发出一种将静电转换为电能的新型技术。

与节能技术和环境友好型技术相比,该技术具有比现有技术更多的优势,为建立更可持续的社会创造了希望。

您是否想过为什么聚苯乙烯泡沫塑料会卡在猫的皮毛上?还是为什么有些衣服在摩擦时有时会紧贴在一起?发生这种情况是因为某些材料在接触时会产生电荷,称为静电。一直在寻找更新的能源的科学家经常想知道这种“接触电”是否可以转化为有用的电能。

借助摩擦电纳米发电机(TENG)在2012年的发明,这才成为可能,该设备可以通过表面之间的机械接触产生能量。由于此设备主要用于表面接触的概念,因此它是可持续的绿色电源。但是,TENG具有缺点。

TENG中使用的当前技术效率不是很高,因为它有时会导致空气中可能漏电(换句话说,是“电击穿”),最终会降低功率输出。另一个务实的问题是,当操作低电阻的设备(例如LED)时,TENG会提供低电压。

无论如何,已经意识到TENG的潜力,全球的科学家一直在努力升级其技术。现在,在《先进能源材料》上发表的一项突破性研究中,由中韩大学李相民博士领导的韩国科学家小组找到了解决传统TENG所面临问题的新方法。

他们使用一种称为“离子增强场发射”的技术来设计一种新型的TENG,并将其命名为IEFE-TENG。有趣的是,该设备设法产生了比常规TENG更大的电输出。

在谈到这一令人兴奋的发现的范围时,李博士说:“许多研究都试图通过静电产生电能,但是传统的摩擦电纳米发电机带来了数项挑战,自首次引入以来,这些挑战一直保持不变。我们的实验室相信,通过结构上的改进,我们可以进一步改善摩擦发电机的电气性能和适用性。”

在他们的设备中,科学家在常规纳米发电机的核心中使用了两个额外的层,即充当“电荷积累层”的“ IEFE诱导层”。诀窍在于,该层(以使其与大气接触的方式放置)提供了与空气中离子的另一个接触点。这导致了一种称为“场发射”的现象,其中通过IEFE感应层传输的电子产生的功率输出比平时高得多。

具体来说,研究小组发现,均方根功率(衡量产生的功率)增加了635%。有趣的是,这种改进是在设备上仅增加了一个额外层的结果,这是一种相对简单且低成本的方法。Lee教授对这项新进展感到兴奋,他说:“这项研究中开发的IEFE-TENG可以为TENG的制造提供新标准,并为便携式电源提供潜在的解决方案。通过增加一个简单的层,我们的设备向我们展示了摩擦发电机的电输出的巨大改进。”

TENGS的应用非常广泛,例如作为电池,便携式游戏设备和温度/湿度传感器中的电源,并且对该设备进行升级肯定可以证明是有用的。Lee教授详细介绍了这项研究的广泛范围,“全球能源需求正在飞涨。我们希望通过我们简单而有效的设备,即使在无法负担高成本技术的国家中,也能满足日益增长的能源需求。”

能源有多种形式,充分利用可以证明是有益的,尤其是在缺乏可持续能源的情况下。绿色能源是时刻的需要,而通过此类发明,我们有可能朝着创造更好,更可持续的未来迈进!

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