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系統研究所王中林團隊正在致力于研究一種基于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里程碑性貢獻。這種“藍色能源”技術是王中林2014年提出的。

王中林從新興的利用人體運動攝取能量的技術中汲取靈感，使之應用于海洋水波發電。他領導的北京納米能源所正在開發這樣的設備，從心跳驅動的醫用傳感器到腳踏式摩擦地毯發電照明，從衛生保健到安全監測，從穿戴式和柔然紡織電子系統到環境的治理，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%的能量從動能轉化成電能，它是利用兩種不同材料接觸所產生的表面靜電荷導致的隨時間變化的電場來驅動電子的流動。制作這種大型網絡的納米發電機由眾多摩擦發電球構成，采用傳統材料，價格低廉，如聚四氟乙烯、橡膠、聚全氟乙丙烯等，適用于大規模生物試劑和商業化。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制成的球在另一個球體內滾動產生摩擦電荷。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至三次，即可產生大約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，不會影響在近海邊人們的生活和享樂等活動。理論測算，對于像山東省面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。如果這個藍色能源夢得以實現，世界的能源格局都會發生根本的改變，人們依賴于石油和煤炭的化石能源就會變成歷史。

藍色能源與傳統綠色能源相比，擁有地理分布上的優勢，海洋覆蓋了地球70%的表面，約44%的人口都居住在距海岸線150千米的范圍內，人類向大海索取資源已成為必然的趨勢。海洋波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能，分成風浪、涌浪和近岸浪三種，具有能量密度高、分布面廣等優點，據估計地球上海浪中蘊藏著的能量相當于90萬億千瓦時的電能。現今波浪能的利用形式是將大面積的波浪能加以吸收，并集中轉換成機械能，再帶動電磁發電機運轉發電。作為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制的波能量收集器是基于法拉第電磁感應定律的傳統電磁發電機，其輸出電壓、電流都與機械能頻率成正比，進而輸出功率與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，而這些磁鐵和線圈只能采集水流的能量，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，并且無法收集深水區的能量，極大地制約了它的實際應用價值。同時，這種龐大而沉重的設備，制造成本高昂，使海洋能成為地球上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，在一個較寬的頻率范圍內，輸出電流與機械能頻率成正比，對于頻率低于5Hz的海浪波動，摩擦納米發電機的輸出效率遠高于電磁發電機，非常適用于收集藍色能源，在緩慢流動和隨機方向的波流條件下能夠穩定輸出功率。