中科院院士王中林:小能源能作大文章

時間:2014-04-02

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:王中林中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長,中國科學(xué)院外籍院士和歐洲科學(xué)院院士,國家 “頂尖千人計劃”首批入選者,長江學(xué)者。在電子顯微學(xué)和納米科學(xué)方面有多項原創(chuàng)性和開創(chuàng)性研究成果,是納米摩擦發(fā)電技術(shù)的開創(chuàng)者。

記者:您認為霧霾形成的主要原因是什么?

王中林:煤炭焚燒進程中發(fā)生大量的顆粒物,是造成氛圍污染的緊張原因。第二個是燃油,以我在美國多年的糊口履歷來看,海內(nèi)的汽油沒有國外的質(zhì)量高。咱們國家的車多,美國也很多,但他們那邊氛圍質(zhì)量就好很多。所以我說霧霾跟燃油必定有關(guān),可是有多大關(guān)系,得必要專家來研究。

記者:您認為能源出產(chǎn)和消費方法變化有何重大意義?

王中林:現(xiàn)在我們的能源出產(chǎn)方法以化石能源為主,資源就這么多,開采一點少一點,從久遠可延續(xù)成長的角度講,我們還必需要斟酌子孫兒女的長處,能源出產(chǎn)方法必需變化。我們研發(fā)的摩擦發(fā)電新能源技能,不敢說它能辦理能源問題,但至少在必定水平上斥地了新途徑。它的潛力,我們要看到。說到消費方法,我們糊口中的浪費現(xiàn)象太廣泛,改變必要每個人從自身做起,從細節(jié)做起,這一點百姓教誨很緊張。

記者:以您在美國的工作糊口履歷,特別是消費方法方面,兩個國家有什么分歧?

王中林:能源消費這方面,美國不是節(jié)省的典范國家。美百姓眾家里的空調(diào)不少都是24小時開著的,汽車的排量也是最大的,所以美國持久是世界能源出產(chǎn)消費的第一大國。它的模式,不可復(fù)制。

記者:這意味著美國的能源戰(zhàn)略與我們大相徑庭?

王中林:對。很簡略,美國有大量的石油貯存,大量的頁巖氣,人產(chǎn)業(yè)然不發(fā)急。

記者:提到摩擦發(fā)電,請您介紹一下這個范疇?

王中林:摩擦生電是常識,但摩擦只是發(fā)生了電壓,沒有電流,曩昔人們不停無法利用。我研究這個范疇也是一次偶然,我是做材料研發(fā)的,但在一次失敗的試驗中偶然發(fā)明,兩種高份子材料相打仗的進程中可以發(fā)生電,于是我們對這個全新的范疇進行了研究。

實驗中發(fā)明,兩個由納米材料組成的薄片摩擦打仗后,再將這兩個薄片概況分手,由于物體有連結(jié)電中性的傾向,因此通過電極層將這兩個薄片與外電路連接,電子就會通過外電路在兩個電極層之間活動,從而形成電流。依據(jù)這一原理,我們研究出了摩擦發(fā)機電。

記者:傳統(tǒng)發(fā)電都是動力驅(qū)動電磁線圈切割發(fā)生電,摩擦發(fā)機電真的只必要摩擦就能發(fā)電?

王中林:是的,這與傳統(tǒng)電磁感到驅(qū)動發(fā)電的原理在底子上是分歧的。摩擦發(fā)機電利用的是摩擦起電和靜電感到效應(yīng)耦合,同時共同薄層式電極的計劃,實現(xiàn)電流的有效輸出。

王中林:意味著它具有推廣使用代價。我們現(xiàn)在已經(jīng)研制了包含旋轉(zhuǎn)式直流摩擦發(fā)機電、潮汐能采集裝置、剎車發(fā)電模擬裝置等在內(nèi)的20多件摩擦發(fā)電裝置。而它的動力源既可以是已被人們認識的風(fēng)力、水力、波浪等大能源,也可以是人的行走、手的觸摸、下落的雨滴等很少被人們注意過的隨性能源,甚至車輪的滾動、呆板的轟鳴等也可以轉(zhuǎn)化為電力。

好比說,我們可以把剎車發(fā)電裝置應(yīng)用到汽車上,這時候發(fā)生的電能可以提供應(yīng)車內(nèi)使用。由于剎車時發(fā)生的摩擦力更大,也可以提供應(yīng)汽車尾燈使用,這將顯著低落汽車的油耗程度。

再好比,我們可以將摩擦發(fā)機電安置到鞋子上,在人走動的時候,腳部對鞋底的按壓或腿的擺蕩等動作就會通過摩擦發(fā)機電轉(zhuǎn)換成電流,將這些電流采集起來并通過電池進行存儲,實現(xiàn)敵手機充電。

記者:您認為推廣摩擦發(fā)電有什么優(yōu)勢?

王中林:首先,摩擦發(fā)機電由薄膜高份子材料和薄膜電極材料制成,具備極輕的重量和極小的體積,其能量密度較高。因此,它特別得當(dāng)于為便攜式及穿著式電子設(shè)備或無線傳感陣列等小型電器提供電能。

其次,摩擦發(fā)機電的制作材料均為大范圍產(chǎn)業(yè)化原料,加上其布局簡略,制作成型簡潔,使其制作本錢低落,為遍及應(yīng)用提供了極其有利的條件。對付普通人,摩擦發(fā)機電帶來的最大便當(dāng)有大概是移動通信。

第三,摩擦發(fā)機電的怪異布局為采集兩物體間的互相滑動發(fā)生的能量提供了可行甚至獨一的方案。不但如此,摩擦發(fā)機電還具備大范圍采集和轉(zhuǎn)化自然界中機器能的潛力,有望成為綠色能源供應(yīng)的全新途徑。

記者:那它有什么劣勢?

王中林:劣勢也有。材料方面我們實驗做了幾千萬次,機能還沒有遞減,但不敢包管說10年沒有衰減,這個我們還沒有做到。我們還必要繼承進步它的服從,進步計劃輸出功率,以便大范圍推廣。別的,我感覺人們對付這方面的認識上還不敷。

記者:在您看來摩擦發(fā)電的成長標(biāo)的目的應(yīng)該是怎樣的?與傳統(tǒng)電磁發(fā)電的關(guān)系又將是怎樣的?

王中林:我認為它主要有兩個標(biāo)的目的。一是小能源標(biāo)的目的。移動型小能源動員物聯(lián)網(wǎng),往移動通訊、傳感網(wǎng)絡(luò)方面成長。同時會邁向家庭化、微網(wǎng)。家里自發(fā)自用,不必要貯存,也不必要上大電網(wǎng),不消斟酌不亂性的技能問題。二是大能源,兆瓦級的。好比潮汐發(fā)電,在幅面1平方千米、深5米的海水中,每隔10厘米安排一個球形摩擦發(fā)機電。依照每個球形摩擦發(fā)機電的輸出功率為1毫瓦計較,海水一天24小時晝夜不絕地浮動,理論上可延續(xù)發(fā)出近100萬瓦的電,能夠點亮10萬盞電燈。在小能源標(biāo)的目的,摩擦發(fā)機電的輸出具備高電壓低電流的特性,正好可以與傳統(tǒng)發(fā)機電的低電壓高電流形成互補的發(fā)電方法。在大能源標(biāo)的目的,又可以成為新能源的緊張構(gòu)成部門,配合優(yōu)化能源布局。

記者:摩擦發(fā)電的大范圍推廣應(yīng)用有沒有路線圖?

王中林:有。我們等待3~5年內(nèi)在小型產(chǎn)物范疇實現(xiàn)推廣應(yīng)用,好比手機。5~10年內(nèi)在驅(qū)動家庭電器方面實現(xiàn)突破。

10~15年實現(xiàn)范圍化供電,成為新能源發(fā)電的緊張構(gòu)成部門。

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