Små statisk elektricitetsgeneratorer kan producera kraft från vågor

Ett smart sätt att sätta ihop massor av nanogeneratorer som utnyttjar statisk elektricitet för att generera en ström kan öppna upp en ny typ av vågkraft

Teknologi


16 september 2022

En bild av vågor som bryter

Vågenergi är en enorm potentiell ren elkälla

Cavan Bilder/Alamy

Vågkraften kan vara på väg att få ett uppsving från små generatorer som förlitar sig på ett fenomen som kallas den triboelektriska effekten. Ett team i Kina har avslöjat en design som fördubblar det tidigare rekordet för el genererad per volym med denna teknik.

Till skillnad från vind- och solenergi hindrar höga kostnader fortfarande vågenergin att ta fart på ett stort sätt. Befintliga system genererar kraft när vågrörelse driver elektromagnetisk induktion, vilket innebär att magneter rör sig genom spolar, men dessa är tunga, dyra och ineffektiva, säger Joao Ventura vid universitetet i Porto i Portugal.

Venturas grupp och andra försöker istället skapa vågkraftsystem som fångar energi genom att utnyttja uppbyggnaden av statisk elektricitet när olika material gnuggar ihop, som en ballong mot håret. Detta fenomen är känt som den triboelektriska effekten, och urladdningen av den uppbyggda statiken kan generera en ström.

Många team utvecklar tekniken för småskaliga applikationer som att driva pacemakers eller generera elektricitet från rörelsen av strumpor eller ryggsäckar, men än så länge inga enheter som innehåller triboelektriska nanogeneratorer har sålts.

Eftersom strömmen som genereras av varje nanogenerator är låg, för vågkraft, är tanken att länka samman tusentals triboelektriska nanogeneratorer i långa kedjor sammanlänkade med flexibla kontakter. För närvarande består många vågkraftskonstruktioner av sfärer som rullar runt inuti varje nanogenerator.

Nu har ett team ledd av Zhong Lin Wang vid Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems i Kina, som skapade den första fungerande triboelektriska nanogeneratorn 2012, skapat en design för vågkraft som består av en fjäderliknande spole inuti en cylinder. När cylindern vaggar fram och tillbaka i vågor, berör och separerar olika delar av spiralen och genererar en ström.

I laboratorietester producerade denna enhet upp till 347 watt effekt per kubikmeter, dubbelt så högt som tidigare uppnåtts och upp till 30 gånger så mycket som andra triboelektriska konstruktioner.

“Gruppen uppnådde ett betydande genombrott i att utveckla en ny triboelektrisk struktur som ger stor effekttäthet”, säger Ventura, som inte var involverad i studien.

Med triboelektriska nanogeneratorer är strukturen som används för att generera kraft vanligtvis mycket större än det tunna lagret av triboelektriken, säger han. “Om du kan packa mer på samma utrymme får du stora fördelar.”

Arbetet övervinner några av de stora vägspärrarna som förhindrar utbyggnaden av triboelektriska nanogeneratorer för vågenergiskörd, säger Ventura.

Men vågkraftspionjären Stephen Salter vid University of Edinburgh, Storbritannien, är inte övertygad om att triboelektriska nanogeneratorer skulle kunna överträffa konventionella konstruktioner som Pelamis-systemet. Dessutom, eftersom processen involverar friktion, kommer slitage att bli ett problem, säger Salter, och teamet säger inte hur de kommer att ta itu med detta.

Journalreferens: En jord, DOI: 10.1016/j.oneear.2022.08.013

Mer om dessa ämnen:

Leave a Comment

Your email address will not be published.