英国利用新型材料开发一款发电机,有了它,沧海也可变桑田

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  为解决日益严重的能源和环境问题,大力发展清洁能源已成为全球共识。我国海岸线长达18000多千米,海浪的力量可以轻而易举地将轮船抛向空中。在波涛汹涌的海洋中蕴藏着巨大的能量,称为波浪能,是海岸线附近一种潜在的有价值的资源,也是一种清洁能源。

  

  波涛汹涌的海洋蕴藏着巨大的能量

  波浪能利用技术欧洲国家起步早、发展较为先进,美国、日本紧随其后,中国起步较晚但发展迅速,近年来重视程度不减。然而,传统的波浪发电机是一个复杂的装置,通常波浪能要经过3级能量转换,才能转换为电能——第一级为受波体,它负责吸收波浪的动能或势能;第二级为中间转换装置,它将第一级收集来的波浪能优化,变成可以稳定输出和利用的能量;第三级为发电装置。

  

  波浪能利用技术在不断发展

  近日,英国爱丁堡大学工程学院(University of Edinburgh's School of Engineering)的大卫英格拉姆(David Ingram)教授及其团队,开发了一种新型的介电弹性体发电机(Dielectric Elastomer Generator),并且认为它可以在几十年内推广应用。介电弹性体是一类新型高分子材料,它在有外加电场激励下,可以发生形变,在电能和力学能之间实现能量转换。

  

  英国团队最新开发的介电弹性体发电机

  英格拉姆教授的团队开发的新型发电机,简化了设计,减少了运动部件,并且选用了使用寿命更长的材料,从而降低了制造和维护成本。除此之外,兼顾了新型发电系统与现有的海洋能源系统的兼容性,可以实现无缝对接。

  

  模拟海洋环境测试输出功率单台3.8瓦特

  这种发电机的工作原理是,将柔性橡胶膜(读者可以想象成气球)安装在一根管道的顶部,当它们整体被放在海里时,管道的下端浸在海里,顶部露出海面。管道内部的一部分空间会被波浪起伏的海水填满。当海浪进入管道时,管内的水位上升,给“气球”充气,反之则“气球”放气。这种柔性橡胶膜是用特殊材料制成的,也就是所谓的“介电弹性体”,它在膨胀时,会产生电压,在收缩时,会释放电流。用电缆织成的网把这些电流收集起来,输送到岸边,就能为用户供电。

  

  新型发电机有望为全球数百万户供电

  研究人员介绍说,这种新型波浪能发电机特别适用于风高浪急的海域。全球有若干个适合布置这种发电机组的海域,如果全部利用起来,可以安装1万台这种设备,实现为数百万户家庭供电。

  研究人员采用实际海况测试了该系统的平均性能,实验数据表明,单个发电机最高输出功率为3.8瓦特。按照整个发电机组计算,输出功率可以达到数百千瓦,这足以为100个家庭供电。

  

  保护海洋,利用海洋才是大势所趋

  结语

  如果未来波浪发电机靠谱又便宜的话,可以承包一个荒岛,悠闲生活也可,开发旅游项目也可,岂不快哉?

  引用

  这项研究近日发表在英国皇家学会学报A《Proceedings of the Royal Society A》。

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