美国开发出纳米摩擦发电机:从海浪中获取能源

2021-05-02
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移民中的经商经验。

关注EB-5移民关注美国科研成果:作为可再生能源,太阳能和风能最大的缺点就是不可连续性——晴天和多风的日子并不是总能碰到。就这一点而言,波浪拥有无可比拟的上风。美国佐治亚理工学院的科学家开发出一种利用海浪发电的纳米摩擦发电机。探索人员称,这种发电机结构简单、廉价易用,可昼夜无休地连续工作。相关论文发表在《应用化学》杂志上。

摩擦发电效应是两种材料接触和分别产生电荷的一种现象。负责这项探索的美国佐治亚理工学院王中林(音译)团队,此前曾开发出一种能为手机电池充电的固体摩擦发电机。而新探索面临的问题是,如何让摩擦发电在潮湿如海水的环境中产生?

探索人员发觉,摩擦发电现象并不限于固体之间,它同样存在于液体环境当中。唯独的要求是,两种物质特定的电子能水平足够接近。对水而言,它所需要的仅仅是一个适合的“拍档”。通过实验,他们发觉一种特殊的塑料或能当此复任。

作为原型,探索人员制作了一个绝缘的塑料容器。这个容器有盖和底,上面安装了由铜片制成的电极。他们的系统之所以能够成功,是因为其盖子内部涂有一层纳米级、微型金字塔状的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。而容器中则装满了去离子水。当盖子下落时,这些微型金字塔就会与水发生接触,一批聚二甲基硅氧烷原子就会被电离,从而产生负电荷;与此同时,水面上也会相应产生正电荷。当聚二甲基硅氧烷层离开水送出电荷后就完成了一个完整的摩擦发电过程。

其原理是利用了聚二甲基硅氧烷与水之间的电位差。挑选聚二甲基硅氧烷的原因,是其优良的疏水性减少了水的附着,特殊的金字塔外形更易让水脱落。

当置于海水中时,该装置会随着波浪,周期性地上升与下落,其中的电极与整流器和电容相连,产生的直流电能够点亮60盏LED灯。探索人员称,该装置拥有广泛的应用价值,由于对温度敏捷可将其作为一种温度传感器;如将其他传感器附着在上面,它也能为生物分子传感器和化学传感器的设计提供更多的想象空间。

扩展阅读

能源危机影响哥斯达黎加发电成本 用户电费不断上涨


据哥斯达黎加投资移民专家了解,自2008年至2013年4月,哥斯达黎加用于发电的燃油进口额约9.2亿美元(约46.4179亿克朗),这笔费用足以建造3个177兆瓦的水电站,约为哥历史上最大规模水电站---莱文塔松项目(14亿美元)造价的66%,该项目位于利蒙省的希吉雷斯市。

自2007年爆发了最近一次能源危机以来,哥斯达黎加燃油发电约占总发电的9%。在枯水期,地热发电成为水电的重要发电补充来源,但这一情况在近年气候异常的背景下变得更加复杂。2013年1至4月,哥斯达黎加用于发电的燃料油进口额约6.23亿克朗,几乎是公共服务管理局(ARESEP)预计数字(3.56亿克朗)的1倍。这使得今年1月用户电费增长了3%至13%,4月电费增长了9%至14%。进入雨季后,预计电价将有所下调,约为4.27%。

哥斯达黎加环境和能源部长雷内·卡斯特罗认为,缓解这一问题的手段有三1、发展地热发电;2建造大型水电站;3、进口液化天然气发电。

哥斯达黎加由于公共投资不足,基础设施状况不佳,无论在竞争环境下还是国内环境下生产和效率都被扭曲。近几年,哥国政府似乎也慢慢意识到基础设施对于本国经济发展的影响,不断加大投资力度,改善投资环境。这也让不少海外投资者看到了哥国的投资前景所在,哥斯达黎加投资移民项目也越来越受关注。

加拿大开发电子智能印刷材料 用于药品包装


关注加拿大投资移民关注加拿大科技发展:近日,加拿大科学和技术国务部长格雷格·里奇福德宣布,将成立一个新的工业联盟,并通过国家研究理事会(NRC)投入4000万加元开发具有电子智能功能的印刷材料。新项目将致力于开发新的功能性油墨、印刷工艺以及电子电路,其应用将涵盖可跟踪用药历史的药品包装,告知顾客食物何时变质的电子标签等。

里奇福德表示,新的项目及联盟致力于将加拿大打造成全球可印刷电子领域的领先者。加政府将与包括学术界和产业界在内的多个行业伙伴进行密切合作,支持开发超薄、灵活和廉价的电子产品。

NRC将在未来5年内为“可印刷电子”项目投入4000万加元的资金,为打造智能社会开发尖端技术和更轻型电子器件。如可降低运输费用的智能标签,用于改善医疗保健服务的智能药品包装,增强银行钱币安全的新防伪措施以及可印刷的射频识别天线等。

NRC负责新兴技术的副总裁丹·韦恩说,可印刷电子技术将允许日常物品与顾客进行互动,这在5年前是不可想象的。可印刷电子技术将掀起一场制造高容量、互动式消费产品的革命,并在每个层面彻底改变我们所处的世界。

新成立的工业联盟在未来5年也将挹注1600万加元的资金,集中加拿大企业和研究中心的资源,提供战略性研究和开发、技术服务,并对设计和制造技术进行测试。这将帮助工业客户在开发新产品时弥合技术差距,并为其他创新产品的设计提供一个强大的技术平台。

巨型飞艇风电机惊现美国天空


移民美国聚焦美国生活新闻:飞艇,这种曾在飞机普及前被广泛使用的飞行器近两年被赋予了各种新使命。

近日,美国阿拉斯加中部城镇费尔班克斯的天空中出现了一艘巨大的飞艇,其外观就像是海中的鳐鱼,不过它的作用可不是用来载客观光,而是科学家最新发明的高空风力发电机。

据外媒介绍,麻省理工学院的Altaeros研究团队正在测试这种名为“空中浮动涡轮”(BAT)的新型风电系统,其内部充满了氦气,通常会被放置在距地面1000-2000英尺(约合305-610米)的空中,产生的电能将通过导线传回地面设备。

至于为何要把飞艇放在数百米的高空,研究小组认为,这一高度的风资源丰富,而且很少有飞鸟经过,因此无论对设备还是鸟类来说都更加安全,同时地面上的人也能够很好的观察风电机的工作状态。

研究小组认为,高空风电的效率是地面同类设施的2倍,不过随之而来的是成本的上升。

估算数据显示,高空风电每产生1千瓦/时电力的成本是18美分,而传统地面风力发电的成本只有4-5美分。

对此,研究小组表示,高空风电目前并不会大规模部署,该项目的初衷是希望能够为那些生活在偏远地区的人们提供电能。

据悉,Altaeros团队的测试将持续18天时间,耗资高达130万美元。

英国推发电地板 踩一下发电4瓦


关注英国移民关注英国科技进展:在地板上蹦蹦跳跳、走个路就能产生电力,这是真的吗?英国公司Pavegen Systems最近开出了发电地板,并在肯特郡一所学校进行了测试,当学生在走廊里跑步、跳跃时,该地板砖就会发出连续电量,学生在地板上每踩一步,就能产出4瓦的电,估量一年停来收集的电力,可以布满853部手机,或者供一部手机通话两年半时间,可供一个灯泡连续照明两个月以上时间;可供一辆电动汽车行驶7英里。

发电地板创意来源设计者学生时代

地板发电创意来自Pavegen Systems CEO劳伦斯·肯姆鲍尔-库克(Laurence Kemball-Cook),他曾是上述肯特郡学校的一名学生。“想象一停,如果英国所有学校的学生走走跳跳就能为学校走廊的灯或教室内的应用供电,那会是什么景象。”库克说。

学生在地板上每踩一步 就能产出4瓦

4瓦电力足以点亮天花板的灯,只要连续跳动,电力就会源源不绝,隐秘在于学生脚停的发电地板。设计者库克:“它所作的就是有用率地,采集你脚步上的复量,那个向停的动作只要5毫米,我们其实是使用混合内部发电机技术,当人们走在上面,将会得到连续的流流电力,大致是12伏特。”

发电地板一年的电力可布满853部手机

发电地板是用回收的轮胎和聚化物制成,产生的电力没有立刻用掉,也可以储存在电池里供日后使用按照一年时间运算,由瓷砖组成的12米长的地板产生的电量可以完全布满853部手机;可供一部手机连续使用两年半时间;可供一个灯泡连续照明两个月以上时间;可供一辆电动汽车行驶7英里。

发电地板在运动赛事上接受测试

这种地板最初是在肯特郡的一所学校以及科学博物馆内测试,然后又在巴黎马拉松和奥运会赛事期间接受测试。目前运用在校园的数据,将作为将来智能都邑的参考,或许将来用人类的步伐,就能让一座都邑亮起来。

库克的创造并不是仅此一种,他还曾开发出了一种舞池,可在音乐节使用。它答应舞者在跳舞的同时为手机充电。

美国加州创太阳能发电新纪录


美国移民关注美国新闻:3月8日,美国黄金州-加利福利亚州太阳能发电为该州电网提供了4093兆瓦时的电力,突破同期3926兆瓦时,超越了以往所有的纪录。这一数据是由加州独立系统运营商(ISO)提供的,近两年的增幅几乎达到了50%。

加州ISO总裁Steve Berberich表示 “这一成果显示了,加州不但注重新能源的使用可能性和并网性,更为实际效益作出有意义的贡献。” 周六的太阳能发电数字对该州的太阳能产业特别有启发。据电力科学研究院报告,加州的太阳能安装容量的78%并入电网,占总体电力需求的18%。通俗地说,这意味着上周六,太阳能为3百万加州居民提供了电力。“这一里程碑也说明了,我们已进入了一个新时代,就是清洁,可再生能源担负起其电力供应份额了”,Berberich补充说道。

太阳能产业协会(SEIA)的数据显示,加州超越其他各州,拥有安装太阳能发电最高的累计容量,达到了5.23吉瓦。结合风和火电,加州的可再生能源发电容量超过15吉瓦。

美国公布40亿美元清洁能源投资


在近日进行的白宫清洁能源投资峰会上,美国公布了一份价值40亿美元的清洁能源投资倡议,并成立清洁能源投资中心。《卫报》评论称,这代表着奥巴马政府的清洁能源政策进入新阶段,为巴黎气候大会的召开凿石铺路。

“清洁能源领域正发生着难以置信、激荡人心的变化。”美国总统高级顾问BrianDeese在峰会上说,“奥巴马团队在应对气候变化上,已经制造了‘难以置信的美国式成功’,自2006年以来,美国太阳能发电成本削减一半,风电装机翻了3番。”

美能源部长莫尼兹说:“目前,应对气候变化的最大挑战就是清洁能源融资难。政府正努力吸引各界投资。”

在峰会当天,白宫公布了最新融资数额,共计40亿美元,是此前计划的1倍。资金大部分来自私人企业、养老基金和家庭基金等,如加州大学、高盛集团、阿拉斯加永久基金和教师退休基金会。白宫还将推出一个办公技术转型项目,作为清洁能源投资的通用信息平台。

加州大学是较大的私人投资者之一,承诺向清洁能源领域投资5亿美元。加州大学投资副总裁JagdeepSinghBachher在峰会上发言说,大学将作为清洁能源大拼图中的一小块,勉励公民“团结一致,共同努力”应对气候变化。

“40亿美元的私人投资承诺被视为实现清洁能源目标的‘巨额首付’。”奥巴马科学与技术高级顾问JohnHoldren说。

事实上,依据2013年公布的“可再生能源投资挑战”报告,私人投资是影响可再生能源投资的最大不确定性。但如今的情形是私人投资者的喜好越来越浓。“清洁能源探索和进展投资越来越吸引私有资本。”美国可再生能源理事会主席DanReicher说,“我认为,越来越多公众熟悉到,清洁能源技术已经成为主流。”

路透社援引美副总统拜登的话称,如果增加对可再生能源领域投资,将制造出一个惊人的就业数字。这些投资是道德的,对国家安全和经济非常有利。

另外,白宫还计划建立清洁能源投资中心,该机构将成为企业家和公众了解清洁能源投资的切入点。

“政府不会做出投资决策,或直接参与投资,”莫尼兹说,“而是向有意投资人提供信息。可再生能源现在最需要什么?不是技术新突破,而是新投资。”

自然资源保卫委员会可再生能源政策项目主任NathanaelGreene说,政府政策极大推动了清洁技术成本走低。现在最大的挑战是投资者对清洁技术不熟悉,不了解如何同时获得商业利润和社会效益。“清洁能源投资中心将有助于私人投资和公众了解和投资清洁能源。整合部门资源,包括17个国家实验,室更好地服务于民。”

美国科学家提出设想:地球红外辐射或能发电


美国科学家日前拿出一种设想:从地球向太空开释的红外能度拥有可用于发电的潜力,科学家认为这是一种“一直被忽略”的可再生能源。

哈佛大学探索人员3日在美国《国家科学院学报》上报告说,地球以红外辐射的形式向外开释的能度达到100亿兆瓦,这么巨大的能度“一直被忽略”,而他们的最新探索表亮,从地球开释的红外辐命中获得能度是“有可能的”。

探索人员拿出了两种辐射能收集器的设计方案。第一种方案的核心是一种能够高效辐射热度的冷却板,它汲取地面环境空气中的热度,然后把这些热度辐射到大气中,利用热度的流流来做功发电。

第二种方案的工作原理类似光电池,其核心是整流天线,利用汲取外界热度后不同电子组件之间存在温差的方式来产生电流。探索人员指出,目前的整流天线技术只能产生“可忽略的电力”,但技术的进步可能会拿高发电效率。探索人员更望好第二种方案。

探索人员在论文中写道:“今天的技术还不足以制造有用且成本划算的光电辐射能收集器,但我们描述了一些可能在今后达到这一目目的方式。我们期望能开拓这个前沿领域,在可再生能源方面发扬辐射能收集器的作用。”

美国康州推出可再生能源激励新措施


关注美国投资移民关注美国生活资讯:据美国《哈特福德新闻报》报道,康涅狄格州能源局日前批准了两个清洁能源名目,此举有看加快该州可再生能源目目的实现。

两个名目包括位于缅因州的一座风电场和位于康州的一座太阳能发电厂。两年后,名目产生的电力大部分将输送至康州,可以满脚本地3.5%的电力需求,其价格不仅比同区域的常规化石燃料发电厂廉价,而且还低于同类别的可再生能源名目。缅因州的风电场将拿供250 兆瓦电力,康州的太阳能发电厂将拿供20兆瓦电力。

康州能源局卒员表示,缅因州的风电场与康州中间超过650 公里的距离确实会带来传输困难,但该问题已经得来区域电网的紧密关注。

考虑来清洁能源补贴,两个名目的电力价格在每千瓦时0.08美元以停,价格之低令人食惊。平均而言,康州的可再生电力价格为每千瓦0.13美分,最高可达来0.2 美元。低价格是由于两个名目的开发商有资格享受将于今年年末终止的美国联邦税收抵免政策,另外的原因包括规模和竞争因素。(1 美元约合6.12元当局币)

康州州长丹纳·P ·马洛伊(Dannel P. Malloy)表示,可再生能源名目将带来真正的益处,不仅能够拿供清洁电力,而且能够通过多样化组合拿高能源可靠性,同时,低廉的价格使其可以与传统电厂生产的电力相竞争。

两个名目的开发商都与康州签订了长期供电合同,估计2016年末两个名目将并网发电。这种直接与开发商签订合同的干法与康州之前为了达来可再生能源目标而购买可再生电力的干法截然不同。起初,康州的电力公司必须购买可再生能源信用额度,但起伏不定的信用额度市场给开发商带来了诸多障碍。

康州议会去年批准的一项新法律,建立了当前这种模式,通过利用长期合同设定价格和补贴水平,为开发商带来了更多的确定性。州政府卒员认为,新措施能够激发不同技术中间的创新和竞争,同时还能落低成本。

加拿大设计出“能源自给住房”


加拿大移民生活:在这个大家都喊着节约能源的世界上,如果你拥有一栋能源自给的房屋,不需要交电费和煤气费,是不是一个很酷的想法?在加拿大这个冬天又冷又长的国家,修建能源自给的房屋就更是一大挑战了。但是加拿大的一家公司还真的设计出了这样的神奇房屋。

BuildABILITY是加拿大一家专门推动修建无能源消耗住房的咨询公司,这家公司设计出了能源自给房的技术,并正努力把这项技术推向市场。这种零能源消耗房屋的概念始于2006年,所谓的零能源消耗房屋从现实应用的角度看,其实就是只靠屋顶的太阳能电池板,就能提供家庭使用的全部能源,这其实也是房屋节能的最高标准。在加拿大建造能源自给的房屋挑战非常大,除了寒冷而漫长的冬季以外,加拿大的温差也很大,夏天最高气温达30摄氏度,冬天则可能降到零下30度。另一个挑战是如何降低这种零能源消耗房屋的成本,这些都是设计者必须周密考虑的问题,为了达到零能源消耗,这家公司使用了很多密封技术,除了墙体使用特殊材料,窗户也与众不同,加拿大房屋的窗户一般是两层玻璃,而这种房屋的窗户使用了三层玻璃,玻璃中间充进了能隔冷隔热的气体,此外他们还使用了新的热泵技术,提高房屋密封的密封度,为了节约能源在这样的房屋里,吹头发的吹风机也被当成了暖气来源。按照该公司的设计,在一年这个周期内,他们设计的零能源消耗房屋在冬季也可能会需要使用电网输入的电,但这种房屋夏季可以把屋顶太阳能电池发的电,输出给电网,所以这种房屋总的电力消耗仍然为零。

这家公司还具体介绍了他们设计的这种零能源消耗两层独立房的具体情况。他们设想这座房屋修建在安大略省的圭尔夫市房屋总使用面积约170平米,有3个卧室,两个卫生间,房子售价大约为53万加元。按照目前的市场价,53万加元的价格,并没有超出普通房屋正常的价格。目前该公司正准备把零能源消耗房屋这一新技术推广到全国,目前全加拿大已经有阿尔伯塔、安大略、魁北克和新斯科舍省四个省份的五个建筑公司和该公司合作。迎接这一新挑战,这5个公司建造的房屋各种各样,有单户住宅,有四联排别墅,也有可住六户人家的公寓楼。预计第一座“能源自给”的住房将在2015年11月完成。

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