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科学家发明太阳能充电服,不用再为手机没电焦虑  

2016-12-02 05:50:49|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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科学家发明太阳能充电服,不用再为手机没电焦虑 - 最后的精神贵族 - 最后的精神贵族之网易博客
 

产生电能的光伏电池和存储电能的电容器,都可以穿在身上了。 
“电影是我灵感的源泉,”Jayan Thomas说,“如果能够发明可以自动充电的服装或者纺织品,那么我们就可以实现很多电影中的奇思妙想了。想想都觉得非常振奋。”
 
Thomas是中佛罗里达大学(UCF)纳米科学科技中心的副教授,目前一直从事超级电容器的研究。最近,他从科幻电影中获取了一些灵感,想制造可以被当作太阳能电池的服装,这种服装的好处不言而喻,可以远距离使用,不用再为寻找充电的插座而焦虑。
 
在自然通讯发表的文章中,Thomas和UCF的同事们制备了一种条带状的材料,这种材料可以收集光能,把它转换成电能,存储在附带的电容中。
 
这项研究很容易和今年9月发布的一项研究成果联系在一起。当时研究者制造了一种包含两个机组的编织材料,分别是光纤太阳能电池和摩擦发电机,它们可以充分利用静电产生能量。可惜的是,这个材料却没有任何能量存储装置。
 
在Thomas最新的研究中,发电层是和储能层连在一起的。条带材料和带有超级电容器的钙钛矿太阳能电池可以通过柔韧的铜带连接在一起。铜带还有一个重要的作用,作为直接电荷转移的共享电极。
 
现在,科学界已经普遍看好超级电容器,认为它是可以逐渐替代供能电池的最佳选项。不过现阶段还面临一些问题,虽然超级电容器可以快速释放较大的能量并且快速再次充电,但是,它存储大量电能的能力和持续放电的能力却不及我们常用的电池,没有什么优势。因此,很多研究人员还在思考,如何在保持电容快速充放电性质的同时,加强超级电容器能量密度。
 
UCF的研究者测量发现,当柔软的太阳能带暴露在太阳下吸收太阳能时,钙钛矿太阳能电池的转化率能达到10%,同时,超级电容器比电容达到1193法拉/克(F/g)。这是什么概念?举个例子你就知道了。目前市场上超级电容器的比电容大概在100F/g左右。
 
这就意味着当条带材料的功能是太阳能电池时,它可以有效地产生电能。而当它是一个超级电容器时,相比于普通的超级电容器,能更持久地储存能量,但另一方面,相比于普通的化学电池,还是存在存储容量较小的缺陷。
 
为了展示这项技术,研究者将条带材料制成丝状材料,然后用织布机将这些长丝编织成方形纱线。而在现实应用中,会使用更先进的纺织技术。不过,这两种方法的宗旨都是一样的:更好地把细长的丝状材料做成纺织物。
 
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士兵把这种纺织太阳能板穿在了身上
 
“这项技术主要会运用于军事方面,”Thomas说,“在伊拉克和阿富汗的士兵会经常在阳光下走动。其中部分士兵还要背着重量超过30磅的电池。而在一些恶劣的环境,运输电池是一件非常困难的事情。
 
但是,利用这项技术制成的服饰,就可以确保士兵在阳光下行走的同时,让设备吸收太阳的能量,转化成电能存储起来。”
 
在采访时,Thomas也说道,超级电容器没有足够的容量对能量进行存储,因此不能完全代替电池,但是把电池和这种材料结合起来使用,就可以减少战士的负重量。
 
Thomas还说:“通过将几种条带材料(2-3条带材料)合并成一个组带,再将这些组带(3-4)串联起来,就能制成一套可用的设备,为无线电提供足够的功率,保证它至少能正常工作10分钟。目前,这些材料在提供储能极限和能量密度还有待进一步改善。但是,我们正在致力做进一步的研究,从而保证它能在混合电池-电容器中发挥作用。”
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