祝賀北京納米能源所發表藍色能源新技術研究

祝賀北京納米能源所發表藍色能源新技術研究

中國科學院北京納米能源與(yu) 係統研究所王中林團隊正在致力於(yu) 研究一種基於(yu) 摩擦納米發電技術的穩定實用的波浪能發電網絡裝置，該技術難題一旦攻破，將引發一場海浪發電技術革命，加快我國海洋新能源開發速度，對保障能源安全、環境保護和可持續發展有重大裏程碑性貢獻。這種“藍色能源”技術是王中林2014年提出的。

王中林從(cong) 新興(xing) 的利用人體(ti) 運動攝取能量的技術中汲取靈感，使之應用於(yu) 海洋水波發電。他領導的北京納米能源所正在開發這樣的設備，從(cong) 心跳驅動的醫用傳(chuan) 感器到腳踏式摩擦地毯發電照明，從(cong) 衛生保健到安全監測，從(cong) 穿戴式和柔然紡織電子係統到環境的治理，摩擦納米發電的各項創新應用正在越來越多地嵌入我們(men) 日常的生物試劑生活之中。摩擦納米發電機轉化效率高，可將50%的能量從(cong) 動能轉化成電能，它是利用兩(liang) 種不同材料接觸所產(chan) 生的表麵靜電荷導致的隨時間變化的電場來驅動電子的流動。製作這種大型網絡的納米發電機由眾(zhong) 多摩擦發電球構成，采用傳(chuan) 統材料，價(jia) 格低廉，如聚四氟乙烯、橡膠、聚全氟乙丙烯等，適用於(yu) 大規模生物試劑和商業(ye) 化。這種采集波浪能的納米發電球在海水中浮動，其中一種電介質材料製成的球在另一個(ge) 球體(ti) 內(nei) 滾動產(chan) 生摩擦電荷。它可以靈敏地回收海洋中的動能資源，包括水的上下浮動、海浪、海流、海水的拍打。當海波帶動其中的小球每秒晃動兩(liang) 至三次，即可產(chan) 生大約1到10毫瓦的功率。這種發電網可以分布在遠離海岸和航道的深水區，不會(hui) 影響在近海邊人們(men) 的生活和享樂(le) 等活動。理論測算，對於(yu) 像山東(dong) 省麵積大小的這樣一片海域，如果在10米深的水中布滿這種發電的網格，其發出的電量可滿足*的能源需求。如果這個(ge) 藍色能源夢得以實現，世界的能源格局都會(hui) 發生根本的改變，人們(men) 依賴於(yu) 石油和煤炭的化石能源就會(hui) 變成曆史。

藍色能源與(yu) 傳(chuan) 統綠色能源相比，擁有地理分布上的優(you) 勢，海洋覆蓋了地球70%的表麵，約44%的人口都居住在距海岸線150千米的範圍內(nei) ，人類向大海索取資源已成為(wei) 必然的趨勢。海洋波浪能是指海洋表麵波浪所具有的動能和勢能，分成風浪、湧浪和近岸浪三種，具有能量密度高、分布麵廣等優(you) 點，據估計地球上海浪中蘊藏著的能量相當於(yu) 90萬(wan) 億(yi) 千瓦時的電能。現今波浪能的利用形式是將大麵積的波浪能加以吸收，並集中轉換成機械能，再帶動電磁發電機運轉發電。作為(wei) 目前世界上發展勢頭zui快的海洋能源利用形式，美國、日本、英國、西班牙、瑞典、丹麥等海洋大國均十分重視波浪能研究，相繼在海上建立了波浪發電裝置，然而普遍存在發電功率小、發電不穩定、轉換效率不高等缺陷，特別是在小浪時，捕獲波浪能效率不高。

　　利用海洋能發電這一重要研究領域一直進展緩慢，海洋波力發電開發之艱辛，困難重重，究其原因主要是已研製的波能量收集器是基於(yu) 法拉第電磁感應定律的傳(chuan) 統電磁發電機，其輸出電壓、電流都與(yu) 機械能頻率成正比，進而輸出功率與(yu) 機械能頻率的平方成正比，故需穩定且較高的工作頻率（>10Hz）才能獲得的輸出，但海洋中的波浪、潮汐和洋流等，其運動頻率均較低（0.1~2Hz），且海浪變幻無常，運動無規律，而這些磁鐵和線圈隻能采集水流的能量，方向性比較單一，而且這些裝置必須安裝在海邊，不但影響景觀而且收集效率非常低，並且無法收集深水區的能量，極大地製約了它的實際應用價(jia) 值。同時，這種龐大而沉重的設備，製造成本高昂，使海洋能成為(wei) 地球上zui昂貴的一種能源形式。相比之下，2012年王中林發明的摩擦納米發電機，在一個(ge) 較寬的頻率範圍內(nei) ，輸出電流與(yu) 機械能頻率成正比，對於(yu) 頻率低於(yu) 5Hz的海浪波動，摩擦納米發電機的輸出效率遠高於(yu) 電磁發電機，非常適用於(yu) 收集藍色能源，在緩慢流動和隨機方向的波流條件下能夠穩定輸出功率。