작은 정전기 발생기는 파도로부터 전력을 생산할 수 있습니다.

정전기를 이용하여 전류를 생성하는 많은 나노발전기를 결합하는 현명한 방법은 새로운 종류의 파력 발전을 열 수 있습니다.

마이클 르 페이지

2022년 9월 16일

파력 에너지는 엄청난 잠재력을 지닌 청정 전력원입니다.

캐번 이미지/Alamy

파력은 마찰전기 효과라는 현상에 의존하는 작은 발전기를 통해 곧 향상될 수 있습니다. 중국의 한 팀이 단위 부피당 생성된 전력에 대한 이 기술의 이전 기록을 두 배로 늘린 설계를 공개했습니다.

풍력 및 태양광 발전과 달리 높은 비용으로 인해 여전히 파력 에너지가 크게 발전하는 것을 방해하고 있습니다. 기존 시스템은 파동이 코일을 통해 움직이는 자석을 포함하는 전자기 유도를 구동할 때 전력을 생성하지만 이는 무겁고 비용이 많이 들고 비효율적이라고 포르투갈 포르토 대학(University of Porto)의 Joao Ventura는 말합니다.

한 가지 대안은 마치 풍선이 머리카락에 닿는 것처럼 서로 다른 재료가 서로 마찰할 때 쌓이는 정전기를 이용하여 에너지를 포착하는 파력 발전 시스템을 만드는 것입니다. 이러한 현상을 마찰전기 효과라고 하며, 축적된 정전기가 방전되면 전류가 생성될 수 있습니다. 이 효과를 활용하는 장치는 "나노발전기"로 알려져 있습니다.

많은 팀이 심박 조율기에 전력을 공급하거나 양말이나 배낭의 움직임으로 전기를 생성하는 것과 같은 소규모 응용 분야를 위한 마찰 전기 시스템을 개발하고 있지만 지금까지 나노 발전기를 포함하는 장치는 판매되지 않았습니다.

각 나노발전기에서 생성되는 전류는 낮기 때문에 파동 전력의 경우 수천 개의 마찰전기 나노발전기를 유연한 커넥터로 연결된 긴 사슬로 연결하는 것이 아이디어입니다. 현재 마찰전기 효과를 사용하여 제안된 많은 파력 전력 설계는 각 나노발전기 내부에서 회전하는 구로 구성됩니다.

이제 2012년에 최초의 마찰전기 나노발전기를 만든 중국 베이징 나노에너지 및 나노시스템 연구소의 Zhong Lin Wang이 이끄는 팀은 원통 내부에 슬링키 스프링 같은 코일로 구성된 파동 전력에 대한 다른 디자인을 만들었습니다. . 원통이 파도에 따라 앞뒤로 흔들리면서 나선형의 서로 다른 부분이 서로 접촉하고 분리되어 전류를 생성합니다.

실험실 테스트에서 이 장치는 입방미터당 최대 347와트의 전력을 생산했는데, 이는 이전에 달성한 최고 수준의 두 배이자 다른 마찰전기 설계보다 최대 30배 많은 전력입니다.

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Ventura는 “이 그룹은 큰 전력 밀도를 제공하는 새로운 마찰 전기 구조를 개발하는 데 있어 획기적인 발전을 이루었습니다.”라고 말했습니다.

마찰전기 나노발전기를 사용하여 전력을 생성하는 데 사용되는 구조는 일반적으로 마찰전기의 얇은 층보다 훨씬 크다고 그는 말합니다. "같은 공간에 더 많은 짐을 담을 수 있다면 큰 이점을 얻을 수 있습니다."

이 연구는 파동 에너지 수확을 위한 마찰전기 나노발전기의 배치를 방해하는 주요 장애물 중 일부를 극복했다고 Ventura는 말했습니다.

그러나 영국 에딘버러 대학의 파력 발전 선구자인 Stephen Salter는 마찰 전기 나노발전기가 기존 파력 발전 설계보다 성능이 뛰어날 수 있다고 확신하지 않습니다. 더욱이 프로세스에는 마찰이 수반되기 때문에 마모가 문제가 될 것이라고 Salter는 말하지만 팀은 이 문제를 어떻게 해결할 것인지 말하지 않습니다.

원어스 DOI: 10.1016/j.oneear.2022.08.013

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