НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ

 

Энергетический кризис всегда был в центре внимания всего мира, и разработка возобновляемых и экологически чистых новых источников энергии является одной из наиболее актуальных проблем для развития человеческого общества.

В последние годы использование энергии окружающей среды в виде света, вибрации, тепла, радиоволн и т. п. привлекает внимание все больше исследователей, и было разработано несколько методов преобразования энергии окружающей среды в электричество.

Условно говоря, энергия ветра - один из самых доступных в настоящее время источников энергии. В нормальных условиях ветряные турбины широко используются в нашей повседневной жизни для преобразования энергии ветра в электроэнергию. Однако из-за высокой стоимости, шума и эстетических особенностей ветряки все еще остаются проблемными. И большая часть существующего ветра на суше слишком слаба, чтобы приводить в движение лопасти коммерческих ветряных турбин. Так, к примеру, около 31 000 ветряных турбин на суше и на море в Германии вырабатывают добрые 132 миллиарда киловатт-часов - больше электроэнергии, чем любой другой тип электростанции. Однако они эффективно работают только при сильном ветре.

В связи с этим исследователи из Пекинского института наноэнергетики и систем Китайской академии наук разработали «микроветровую турбину», которая может собирать энергию от очень слабого ветра, подобного тому, который создается при ходьбе.

Генерация энергии ветра

Технически это новое устройство не турбина, а наногенератор, состоящий из двух фторполимерных лент внутри трубки. Когда есть поток воздуха, эти фторопластовые ленты вибрируют и касаются друг друга. Так же, как при трении воздушного шара о волосы, эти две пленки после разделения и соприкосновения заряжаются. Это явление называется трибоэлектрическим эффектом. Электрическая энергия, генерируемая двумя пластиковыми лентами, будет улавливаться и сохраняться.

Результаты показывают, что для привода этого трибоэлектрического наногенератора достаточно скорости ветра 1,6 метра в секунду. Когда скорость ветра составляет от 4 до 8 метров в секунду производительность наногенератора является наилучшей. Эта скорость позволяет двум пленкам колебаться синхронно. Более того, эффективность преобразования энергии ветра в устройстве достигает 3,23%, что превышает показатели рекуперации энергии ветра, о которых сообщалось ранее. В настоящее время оборудование исследовательской группы может питать 100 светодиодных ламп и датчиков температуры.

Две пластиковые ленты в этом фрикционном наномоторе, по существу, играют роль трибоэлектрических пленок. Одна пленка состоит из сегнетоэлектрической пленки поливинилиденфторида (PVDF) с серебряным электродом, а другая двуслойная, из фторопластов FEP и PVDF также с нанесенным серебряным электродом. В работе наногенератор использует эффект Бернулли, который говорит, что, когда горизонтальная скорость потока жидкости увеличивается, давление уменьшается. И в этой системе, когда поток воздуха стабилен, две ленты будут демонстрировать динамические характеристики быстрого и периодического контакта, и разделения благодаря эффекту Бернулли.

Ян Я, исследователь из Пекинского института наноэнергетики и систем Китайской академии наук и руководитель лаборатории Micronano Energy and Sensing, говорит: «Вы можете собрать весь ветерок в повседневной жизни. «Как только мы надеваем наногенератор на руку человека, потока воздуха, создаваемого качающейся рукой, будет достаточно для выработки электричества».

В будущем Ян Я и его коллеги также надеются объединить это устройство с небольшими электронными устройствами, такими как мобильные телефоны, для обеспечения их экологически безопасной электроэнергией. Ян Я также стремится сделать устройство больше и мощнее.

«Я надеюсь, что смогу увеличить мощность этих электростанций до 1000 Вт», - говорит исследователь.

Такие электростанции можно было бы использовать в местах, которые не подходят для классических ветряных турбин, к примеру в горах или зданиях.

 

Источник : Синь Чен и др.: Трибоэлектрический наногенератор, использующий эффект Бернулли для поглощения энергии ветра, Cell Reports Physical Science, онлайн 23 сентября 2020 г .; DOI: 10.1016 / j.xcrp.2020.100207