英國利用新型材料開發一款發電機,有了它,滄海也可變桑田

為解決日益嚴重的能源和環境問題,大力發展清潔能源已成為全球共識。我國海岸線長達18000多千米,海浪的力量可以輕而易舉地將輪船拋向空中。在波濤洶湧的海洋中蘊藏著巨大的能量,稱為波浪能,是海岸線附近一種潛在的有價值的資源,也是一種清潔能源。

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波濤洶湧的海洋蘊藏著巨大的能量

波浪能利用技術歐洲國家起步早、發展較為先進,美國、日本緊隨其後,中國起步較晚但發展迅速,近年來重視程度不減。然而,傳統的波浪發電機是一個複雜的裝置,通常波浪能要經過3級能量轉換,才能轉換為電能——第一級為受波體,它負責吸收波浪的動能或勢能;第二級為中間轉換裝置,它將第一級收集來的波浪能優化,變成可以穩定輸出和利用的能量;第三級為發電裝置。

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波浪能利用技術在不斷髮展

近日,英國愛丁堡大學工程學院(University of Edinburgh's School of Engineering)的大衛•英格拉姆(David Ingram)教授及其團隊,開發了一種新型的介電彈性體發電機(Dielectric Elastomer Generator),並且認為它可以在幾十年內推廣應用。介電彈性體是一類新型高分子材料,它在有外加電場激勵下,可以發生形變,在電能和力學能之間實現能量轉換。

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英國團隊最新開發的介電彈性體發電機

英格拉姆教授的團隊開發的新型發電機,簡化了設計,減少了運動部件,並且選用了使用壽命更長的材料,從而降低了製造和維護成本。除此之外,兼顧了新型發電系統與現有的海洋能源系統的兼容性,可以實現無縫對接。

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模擬海洋環境測試輸出功率單臺3.8瓦特

這種發電機的工作原理是,將柔性橡膠膜(讀者可以想象成氣球)安裝在一根管道的頂部,當它們整體被放在海里時,管道的下端浸在海里,頂部露出海面。管道內部的一部分空間會被波浪起伏的海水填滿。當海浪進入管道時,管內的水位上升,給“氣球”充氣,反之則“氣球”放氣。這種柔性橡膠膜是用特殊材料製成的,也就是所謂的“介電彈性體”,它在膨脹時,會產生電壓,在收縮時,會釋放電流。用電纜織成的網把這些電流收集起來,輸送到岸邊,就能為用戶供電。

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新型發電機有望為全球數百萬戶供電

研究人員介紹說,這種新型波浪能發電機特別適用於風高浪急的海域。全球有若干個適合佈置這種發電機組的海域,如果全部利用起來,可以安裝1萬臺這種設備,實現為數百萬戶家庭供電。

研究人員採用實際海況測試了該系統的平均性能,實驗數據表明,單個發電機最高輸出功率為3.8瓦特。按照整個發電機組計算,輸出功率可以達到數百千瓦,這足以為100個家庭供電。

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保護海洋,利用海洋才是大勢所趨

結語

如果未來波浪發電機靠譜又便宜的話,可以承包一個荒島,悠閒生活也可,開發旅遊項目也可,豈不快哉?

這項研究近日發表在英國皇家學會學報A《Proceedings of the Royal Society A》。


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