研究人员设计了一种由飘落的雪花产生电能的新设备

2019-10-11 15:53:50

加州大学洛杉矶分校的研究人员和同事们设计了一种新设备,该设备可以通过飘落的雪花发电。这是同类产品中的第一个,价格便宜,体积小,薄且具有柔韧性,就像一块塑料一样。

加州大学洛杉矶分校的材料创新主席Myung Ki Hong博士担任高级作者的理查德·坎纳(Richard Kaner)说:“该设备可以在偏远地区工作,因为它可以提供自己的电源并且不需要电池。” “这是一个非常聪明的设备-一个气象站,可以告诉您降雪量,降雪方向以及风向和速度。”

研究人员称其为基于雪的摩擦电纳米发电机,即“雪腾”。摩擦电动纳米发电机通过静电产生电荷,并通过电子交换产生能量。

关于该设备的发现发表在《纳米能源》杂志上。

坎纳说:“静电是由一种捕获电子的物质与另一种释放电子的物质相互作用产生的,”卡纳说,他也是化学和生物化学,材料科学和工程学的杰出教授,也是加州纳米系统研究所的成员。在加州大学洛杉矶分校。“您将电荷分开,并从一无所有中产生电力。”

雪带正电并释放电子。硅树脂-一种由硅原子和氧原子与碳,氢和其他元素结合而成的合成橡胶状材料-带负电。当落雪接触有机硅表面时,会产生电荷,设备会捕获电荷,从而产生电。

“雪已经带电了,所以我们想,为什么不带另一种带相反电荷的材料来提取电荷来发电呢?” 加州大学洛杉矶分校化学和生物化学博士后研究员Maher El-Kady说。

他补充说:“虽然雪喜欢放弃电子,但该装置的性能取决于其他材料提取这些电子的效率。” “在测试了包括铝箔和特氟隆在内的大量材料之后,我们发现有机硅产生的电荷比其他任何材料都多。”

El-Kady指出,每个冬季,大约30%的地球表面被雪覆盖,在此期间,太阳能电池板通常无法正常工作。雪的积聚减少了到达太阳能电池阵列的阳光量,限制了面板的功率输出并使它们的效率降低。他说,新设备可以集成到太阳能电池板中,以在下雪时提供连续的电源。

该设备可用于监测冬季运动,例如滑雪,以更精确地评​​估和改善运动员在跑步,散步或跳跃时的表现,坎纳说。它还具有识别越野滑雪中使用的主要运动方式的潜力,而智能手表无法识别这种方式。

它可能会引入新一代的自供电可穿戴设备,用于跟踪运动员及其表现。

它还可以发送信号,指示人员是否在移动。它可以判断一个人何时走路,跑步,跳跃或游行。

该研究小组使用3-D打印技术设计了该设备,该设备具有一层硅树脂和一个用于捕获电荷的电极。该团队认为,鉴于“易于制造和有机硅的可用性”,该设备可以低成本生产。有机硅广泛用于工业中,用于润滑剂,电线绝缘和生物医学植入物等产品中,并且现在具有收集能量的潜力。

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