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.
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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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