曾難倒愛因斯坦的“玩具”,卻激勵了中國科學家尋找“清潔能源”

金投網財經 2024-03-15 17:50:15

來自中國內地和中國香港的科學家共同團隊創造了一種設備,可以爲新的清潔能源鋪平道路——一種可以通過水蒸發過程爲小型電子設備提供動力的發動機。

該裝置可以以100毫升(3.4盎司)的水爲燃料運行50小時,並産生高達100伏的能量輸出,明顯高于之前嘗試收集蒸發能量的研究。

該團隊在周四發表在期刊《設備》(Device)上的一篇文章中寫道:“水蒸發捕獲了地球表面一半的太陽能,提供了一個巨大的可再生能源機會。”

文章稱:“使用[發電機]原型,我們在環境條件下以水爲燃料爲小型電子設備提供動力,例如 20 個液晶顯示器 (LCD)、溫度傳感器和計算器。”

研究人員來自廣州華南理工大學、香港理工大學和香港城市大學。該團隊的靈感來自“飲水鳥”,這是一種經典的科學玩具,戴著一頂大禮帽,根據熱力學原理,它會不斷地浸入一杯水中。這種裝置是由美國化學家邁爾斯·沙利文在20世紀40年代發明的。

據報道,阿爾伯特·愛因斯坦花了三個半月的時間研究它,但依舊毫無結果。現在,老式玩具背後的相同機制已被利用于一種新的節能能源。

飲水鳥由兩端的玻璃燈泡和玻璃管體組成。該管子延伸到底部燈泡中,裏面裝有沸點爲 40 攝氏度的液體。

在開始喝水動作之前,要將鳥的喙浸入一杯水中。緊接著與布接觸的水開始蒸發,導致頭部比底座涼爽。

當鳥的頭部冷卻時,室內液體中的蒸氣會凝結,因此頭部的內部壓力會低于底座。壓力差促使底座中的流體向頭部上升。當頂部變重時,它會傾斜回到水杯中。

向前傾斜後,液體回流,小鳥恢複直立位置。隨著蒸發在它的頭部繼續進行,這只鳥不停地擺動和喝水。

受到幾十年來好奇心的啓發,研究小組決定通過收集鳥兩側的機械能,將這項發明提升到另一個層次。 爲了實現這一目標,他們在兩端安裝了兩個摩擦納米發電機模塊。

他們說:“我們使用一種天然的、由蒸發驅動的熱機,其靈感來自于一個飲水鳥玩具,它將蒸發的潛熱轉化爲慢頻率運動,然後通過一個專門的摩擦納米發電機將機械能轉化爲電能。”

該研究的第一作者、香港理工大學自然啓發工程講座教授王鑽開表示,雖然他們的研究只是概念驗證,但該團隊希望開發出能夠更有效地將水蒸發轉化爲電能的設備。

王說:“我們可以有幾十只3d打印的微型飲水鳥,它們可以分層排列,同時發電。”

另一種讓鳥搖擺的方法是將陽光直射到底部的燈泡上,這個燈泡可以被光熱材料覆蓋。他說,來自陽光的熱量使內部的液體在蒸發時上升到頭部,促使鳥浸入水中。

王表示:“通過這種方式,我們可以將光能轉化爲電能。因爲液體在管內,所以在這個過程中不會流失到大氣中。”他說,該團隊還可以將先前開發的結構應用于鳥管,以加速液體的運動,從而産生更多的電力。

0 阅读:25

金投網財經

簡介:金投網旨在爲讀者提供及時的財經資訊和專業的行情講評