我國科學家提出顛覆性海洋能采集方式

　　海洋能被譽為風能、太陽能等綠色能源之后的“藍色能源”。然而，海浪發電轉換率不高的問題一直困擾著科學家。最近，中國科學院北京納米能源與系統研究所所長、首席科學家王中林帶領他的團隊，首次提出了基于摩擦發電機網絡結構的海洋能采集方式，顛覆了從前以電磁感應收集海洋能的方式，并有望在五年內實現產業化。“藍色能源開發不再是夢。”王中林在接受《中國科學報》記者采訪時如此表示。

　　目前，海洋能的采集主要基于電磁感應的原理，利用海洋水流沖擊形成線圈對磁感線的切割來產生電能。不過，這類采集方式存在一些弊端。“構成傳統電磁感應機的是重的磁鐵和線圈，放到水里后會往下沉，不能自然地浮在水體表面，除非從海底建立支撐塔架，這樣大大加大了工程的難度和代價。再加上海里上下翻騰的波浪的不規則運動，使得傳統的電磁發電機難以收集波浪能。”王中林說，“但海洋能的大部分機械能都是蘊涵在海水表面的波動能。”

　　美國佐治亞理工學院博士生陳俊也指出，這些磁鐵和線圈只能采集水流的能量，方向性比較單一，而且鐵質結構很容易受到海水的腐蝕，極大地制約了長期使用的可能性。

　　2012年，王中林帶領研究小組提出了“摩擦納米發電機”的概念。摩擦納米發電機是利用高分子材料通過摩擦起電和靜電感應的耦合而實現的。這種發電機不僅能夠驅動微納電子器件工作，還可以給便攜式電子設備和家用電器供電，其質量輕、密度小，能漂浮在水面上。

　　在此基礎上，中美兩國的研究人員合作發明出由摩擦發電機網絡組成的海洋能發電新技術。“摩擦納米發電機連起來像漁網一樣，在海水上下翻騰時可以回收大面積的波浪能。”王中林說。

　　“結構的巧妙是這項技術的一大特色。”作為研究小組主導成員之一的陳俊介紹說，每個器件單元中的塑料球，能夠很有效、很靈敏地將海水表面的波動轉換成自身的動能。滾動的小球，則能撞擊以觸發每個最小功能單元，將海水的波動能轉化成電能。

　　所以，該器件不僅可以對水流的機械能進行回收，還可以漂浮在水面上進行波動能的采集，不僅可以收集大風大浪的機械能，而且對小波動的能量也能進行有效采集。

　　“此外，提出網絡這種概念，實際上是一種積少成多的方式。”中國科學院北京納米能源與系統研究所副研究員張弛表示，這種積少成多的作用可以收集巨大的能量，有助于解困能源危機，真正實現環境友好型供電。

　　從原理上區別于傳統電磁感應的摩擦納米發電機被科學家們視為“顛覆性的技術”。在能源業內人士看來，這項技術適合大規模生產。

　　據了解，實驗測試表明，1平方公里的海洋能輸出，可以有望達到1.15兆瓦，相當于點亮10萬支10瓦的燈泡，如果做成2萬平方公里的發電網絡，發電量相當于三峽大壩的輸出電量。

　　盡管這項研究仍處于實驗室基礎研發階段，“但是，我們應該看到它巨大的潛能，根據實驗結果推算，當真正實現大面積收集海洋能時，我們的能源將永遠不是問題。”王中林指出。

　　據張弛介紹，研究人員下一步工作是提高輸出電量的能力，提高儲能效率和設備的可靠性，推進產業化和市場的應用。

　　除了大能源的供電需求，這項技術還可以面向生活，將人體的運動和周圍環境風吹草動的機械能進行收集和存儲，用于便攜式電子器件的供電。

　　現在已經有企業遞出了“橄欖枝”來支持這項技術的成果轉化。“從今年開始，我們已經有了產業化的立項，預計三年時間，摩擦納米發電機的相關產品能夠真正實現從實驗室邁向產業化。”王中林表示。