中科院摩擦纳米发电机——迈向大功率的新能源技术

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 05:41:17
中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士领导的研究小组最近研究了摩擦纳米发电机与传统电磁感应发电机的对称性和互补性,首次提出了摩擦纳米发电机是继电磁感应发电机之后,采用机械能发电的又一种重要方式,是具有可能和电磁感应发电机同等重要的新能源技术。相关研究成果分别发表在《先进材料》(Adv. Mater. DOI: 10.1002/adma.201400207)和《纳米技术》(Nanotechnol. 2014, 25(13): 135402)杂志上。

  人们的生活环境和工业生产中存在大量可以利用的机械能,自1831年迈克尔?法拉第发现电磁感应现象后,电磁感应发电机成为了最重要、最广泛的发电方式,至今还没有其它发电方式可与之比肩。近年来,王中林院士研究团队发明的摩擦纳米发电机提供了一种采用机械能发电的新方法,其原理基于摩擦生电和静电感应现象,不仅能够驱动微纳电子器件工作,还可以给便携式电子设备和家用电器供电,收集电磁感应发电机不容易获取的机械能,比如海浪能、机械振动等,将有可能成为与电磁感应发电机同等重要的发电技术。

  由张弛博士和范凤茹博士等组成的主力团队,在王中林院士的指导下,系统而详细的对比了摩擦纳米发电机和电磁感应发电机的工作原理、控制方程和输出特性,提出了摩擦纳米发电原理与电磁感应发电原理具有对称性和互补性,实验表明摩擦纳米发电机的内阻约为十几兆甚至上百兆欧,可以等效为内阻很大的电流源;而电磁感应发电机的内阻仅为几欧或十几欧,可以等效为内阻很小的电压源。两种电源通过与电阻的串并联形式,可以实现对外电路供电的等效变换。同时,建立了基于两种不同发电原理的混合式发电机,在多种模式下探索了两种发电机在电路中的联合工作,进一步验证了摩擦纳米发电机可以近似等效为理想电流源的特性,为其在电路中的深入应用提供了实验依据。研究小组还讨论了基于有机材料来提高摩擦纳米发电机输出功率的方法,这也为化学和材料学领域的研究开启了新的方向。

  该研究工作阐述了摩擦发电机相对于传统电磁感应发电机的优势,包括质轻,体积小,用材便宜等,其单位体积和单位质量的输出功率密度分别为3.1瓦/立方米和 2.6毫瓦/千克,远远大于电磁感应发电机的功率密度。该项研究为摩擦纳米发电机作为新能源技术向大能源应用的迈进提供了理论基础,展示了摩擦纳米发电机具有与电磁感应发电机同等重要的应用前景,对于推动自驱动系统、物联网,以及国防科技等方面的发展具有很重要的意义。

binn.cas.cn/xwzx/kydt/201403/t20140331_4083419中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士领导的研究小组最近研究了摩擦纳米发电机与传统电磁感应发电机的对称性和互补性,首次提出了摩擦纳米发电机是继电磁感应发电机之后,采用机械能发电的又一种重要方式,是具有可能和电磁感应发电机同等重要的新能源技术。相关研究成果分别发表在《先进材料》(Adv. Mater. DOI: 10.1002/adma.201400207)和《纳米技术》(Nanotechnol. 2014, 25(13): 135402)杂志上。

  人们的生活环境和工业生产中存在大量可以利用的机械能,自1831年迈克尔?法拉第发现电磁感应现象后,电磁感应发电机成为了最重要、最广泛的发电方式,至今还没有其它发电方式可与之比肩。近年来,王中林院士研究团队发明的摩擦纳米发电机提供了一种采用机械能发电的新方法,其原理基于摩擦生电和静电感应现象,不仅能够驱动微纳电子器件工作,还可以给便携式电子设备和家用电器供电,收集电磁感应发电机不容易获取的机械能,比如海浪能、机械振动等,将有可能成为与电磁感应发电机同等重要的发电技术。

  由张弛博士和范凤茹博士等组成的主力团队,在王中林院士的指导下,系统而详细的对比了摩擦纳米发电机和电磁感应发电机的工作原理、控制方程和输出特性,提出了摩擦纳米发电原理与电磁感应发电原理具有对称性和互补性,实验表明摩擦纳米发电机的内阻约为十几兆甚至上百兆欧,可以等效为内阻很大的电流源;而电磁感应发电机的内阻仅为几欧或十几欧,可以等效为内阻很小的电压源。两种电源通过与电阻的串并联形式,可以实现对外电路供电的等效变换。同时,建立了基于两种不同发电原理的混合式发电机,在多种模式下探索了两种发电机在电路中的联合工作,进一步验证了摩擦纳米发电机可以近似等效为理想电流源的特性,为其在电路中的深入应用提供了实验依据。研究小组还讨论了基于有机材料来提高摩擦纳米发电机输出功率的方法,这也为化学和材料学领域的研究开启了新的方向。

  该研究工作阐述了摩擦发电机相对于传统电磁感应发电机的优势,包括质轻,体积小,用材便宜等,其单位体积和单位质量的输出功率密度分别为3.1瓦/立方米和 2.6毫瓦/千克,远远大于电磁感应发电机的功率密度。该项研究为摩擦纳米发电机作为新能源技术向大能源应用的迈进提供了理论基础,展示了摩擦纳米发电机具有与电磁感应发电机同等重要的应用前景,对于推动自驱动系统、物联网,以及国防科技等方面的发展具有很重要的意义。

binn.cas.cn/xwzx/kydt/201403/t20140331_4083419
呼~~~~~~
先把民用汽车发动机搞定把,别的暂时放一边好不~~~
以前我们厂给车装个发动机 客户都要求要用三菱的  真郁闷
等等,楼上是怎么从“发电机”扯到“发动机”的?
果然是见“发*机”就不管中间啥字直接开喷的节奏?
zczfr 发表于 2014-4-12 00:48
呼~~~~~~
先把民用汽车发动机搞定把,别的暂时放一边好不~~~
对,先把民用汽车发动机搞定把,军用航空发动机滚一边去
电视外表面上布满了上万个纳米发电机组,只要室内有风、气流动,就能带动风能纳米电机发电,上万个电机组合输出的电流能量,足以给电视提供用电,,,这是永动机的节奏啊!
zczfr 发表于 2014-4-12 00:48
呼~~~~~~
先把民用汽车发动机搞定把,别的暂时放一边好不~~~
你数学不及格,不影响你参加语文和英语考试吧?
这以后只要穿件发电背心就可以把人体的动能转化为电能了,手机再也不用担心没电了。
lhbben888 发表于 2014-4-12 02:27
电视外表面上布满了上万个纳米发电机组,只要室内有风、气流动,就能带动风能纳米电机发电,上万个电机组合 ...

好吧,我用电风扇吹,看是不是输出大于输入。我再用嘴巴吹,将人体化学能转化成光电能
不知道是在嘲諷什麼

這件事大家早就知道有理論上的可能
可是怎麼實踐沒頭緒

現在有研究抓到頭緒了
又有一些奇怪的冷嘲熱諷

要質疑要嘛在理論上否定
要嘛說明技術上不可行
可是這是個證明理論可行的研究
這個時候就潑冷水
會不會太快又沒根據?
有了这个,房顶的风,马路的人,都是发电源
等等,楼上是怎么从“发电机”扯到“发动机”的?
果然是见“发*机”就不管中间啥字直接开喷的节奏?
你说白菜五毛一斤一样能扯到发动机
其单位体积和单位质量的输出功率密度分别为3.1瓦/立方米和 2.6毫瓦/千克,远远大于电磁感应发电机的功率密度
————————
记者是不是写错了单位?
撸管男,你注册了多少马甲呀?太狠了。
离实际使用阶段,有50年够吗?
平流层2.1 发表于 2014-4-12 08:13
其单位体积和单位质量的输出功率密度分别为3.1瓦/立方米和 2.6毫瓦/千克,远远大于电磁感应发电机的功率密 ...
同感。这怎么能大于大于普通发电机?小航模里的甲醇发动机比拳头大不了多少,输出功率远大于3.1瓦,即使再加一个发电机,也就两个拳头大。
其单位体积和单位质量的输出功率密度分别为3.1瓦/立方米和 2.6毫瓦/千克,远远大于电磁感应发电机的功率密 ...
这单位,无语,啥优点都叫妓者搞没了
好吧,我用电风扇吹,看是不是输出大于输入。我再用嘴巴吹,将人体化学能转化成光电能
电风扇才几十瓦,扣掉转化效率,应该是远不足以驱动电视。
当然加你用嘴巴吹,可能够了。
还是那个说法:能实用化了吗?

roach1234 发表于 2014-4-12 06:44
有了这个,房顶的风,马路的人,都是发电源
人就免了吧,会虚脱的,呵呵。
当然,锻炼时候还是可以考虑的。