Hybrid nanogenerator høster hårdt tilgængelig havenergi

(Phys.org) - Energi fra havet, eller "blå energi, "er uden tvivl den mest underudnyttede strømkilde, ifølge forskere i en ny undersøgelse. Selvom havene indeholder nok energi til at dække alle verdens energibehov, i øjeblikket er der ingen effektiv måde at høste det økonomisk og med rimelig effektivitet.

Hovedproblemet er, at havbølger er uregelmæssige og passerer forbi ved lave frekvenser, der henviser til, at de fleste energihøstere fungerer bedst med bølger, der har regelmæssige amplituder og høje frekvenser. Desværre, den beroligende stilhed af langsom, uforudsigelige bølger, der slår mod kysten, som vi har en tendens til at finde så fredelige, er ikke ideelle til energihøstning.

I en ny undersøgelse offentliggjort i ACS Nano , et team af forskere ledet af Zhong Lin Wang ved Georgia Institute of Technology har udviklet en enhed, der kan høste havbølger i et meget bredt frekvensområde, der omfatter næsten hele havbølgens energispektrum, herunder de svært tilgængelige lavfrekvenser, der er utilgængelige for de fleste høstere.

Den nye enhed er et hybridsystem, der består af to generatorer. En elektromagnetisk generator (EMG), som traditionelt har været hovedmetoden til høst af havens energi, er velegnet til høst af bølger ved høje frekvenser og hurtige rotationshastigheder. En triboelektrisk nanogenerator (TENG), som først for nylig er blevet undersøgt for havenergianvendelser, fungerer bedre i lavfrekvensområdet og ved langsommere rotationshastigheder.

"TENG har den unikke fordel ved høj udgangsspænding, og dens udgangseffekt skaleres lineært med frekvens, gør den ideel til høst af lavfrekvent energi, "Fortalte Wang Phys.org . "På den anden side, EMGs udgangseffekt er proportional med kvadratet af frekvensen, så EMG er ideel til høst af højfrekvent energi. Ved lav frekvens, ( <5 Hz), den effektive output af TENG er meget højere end EMG's. "

Når det kombineres, de to typer generatorer opererer i et bredt frekvensområde og i to tilstande (udsving og rotation), tillader hybrid -enheden at indsamle en række forskellige former for havenergier, herunder bølge, nuværende, og tidevand. Hver energitype forårsager en anden bevægelse, der kræver en fleksibel høstkapacitet.

Forskerne demonstrerede enheden ved at bruge den til at tænde lysdioder, der danner ordene "BLÅ ENERGI." EMG er forbundet til ordet "BLÅ", og TENG er forbundet med ordet "ENERGI", så hver generator kan se effekten individuelt.

Forskerne forestiller sig havbølgeenergihøsteren som en komponent i et større energihøstningspanel, der flyder på havet, som samtidig kunne høste vind, solceller, og bølgeenergi. De planlægger at videreudvikle dette koncept i fremtiden.

© 2016 Phys.org