暨南大学Nano Energy：基于电动理论的海洋波浪能捕获

【 引言 】

浩瀚的海洋蕴藏着丰富的海洋能资源，其中，波浪能是海洋能最主要的能源之一。开发利用以波浪能为代表的“蓝色能源”是实现海岛用电自保障的有效解决途径之一。波浪能储量巨大、资源分布广泛，传统的波浪能转化器件基于电磁感应原理，依托大宗钢铁设备，存在制造成本高昂、采能频率单一、运行维护困难等固有缺陷，很难实现大规模普及利用。因此，开发不受波浪随机性、不稳定性影响，结构简单，原料易得的新型波浪能捕获技术，对于提高波浪能转化效率、降低发电成本具有重要意义。

【 成果简介 】

近日，暨南大学新能源技术研究院唐群委教授（通讯作者）在Nano Energy杂志报道了以“Generators to harvest ocean wave energy through electrokinetic principle”为题的新型波浪能捕获技术。该研究使用炭黑、石墨烯、水性聚氨酯为主要原料，制备了一种可在多种基体上附着的波浪能转换薄膜器件。通过调节炭黑-石墨烯含量获得最优配比的波浪能转化器件并产生最大电压11.14mV和最大电流3.00μA的脉冲电信号，另外作者探究了包括浪速、水温、器件放置倾斜角在内的多种实际参数对器件电信号输出的影响并做出了优化；这类薄膜型波浪能转换器件不仅可在海水的长期冲刷下保持性能稳定，而且可以通过对器件的串并联实现了电信号的成倍增加。

【 图文简介 】

图1：薄膜型波浪能转化器件的结构及发电机理示意图

（a, b）薄膜型波浪能转化器件的示意图；

（c, d, e）薄膜内部导电通道及不同阶段电荷分布示意图；

（f）薄膜表面水膜收缩示意图。

图2：不同炭黑-石墨烯含量的波浪能转化器件的电信号输出、渗率现象及欧姆电阻

（a, b）不同炭黑-石墨烯含量波浪能转化器件的电压、电流输出；

（c）炭黑-石墨烯含量与器件电流、电压输出的关系图；

（d）薄膜型波浪能转换器件的电导率渗虑曲线。

图3：波浪能转换器件在不同条件下的电信号输出

（a, b, c）器件在不同冲刷频率下的电信号输出；

（c, d, e）器件在不同水温下的电信号输出；

（g, h, i）器件在不同放置倾斜角下的电信号输出。

图4：器件串并联及稳定性测试

（a）器件串并联对电压输出的影响；

（b）器件串并联对电流输出的影响；

（c）单个器件在5小时内的电压输出；

（d）单个器件在5小时内的电流输出。

【 小结 】

研究人员利用电动理论制备的薄膜型海洋波浪能转换器件实现了对各种频率波浪能的直接转化；通过对实验参数的调整，获得了最大电压11.14mV和最大电流3.00μA的脉冲电信号，并探讨了不同冲刷频率、水温和器件倾斜角对电信号的影响；通过多个器件的串并联实现了电信号输出的成倍增加，对器件在真实环境中的应用有重要意义。

供稿丨深圳市清新电源研究院

部门丨媒体信息中心科技情报部

撰稿人丨唐群委

主编丨张哲旭

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