海洋能源通常指海洋中所蘊(yùn)藏的可再生的自然能源,主要為潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水溫差能和海水鹽差能。潮汐能、海流能和波浪能為機(jī)械能,海水溫差能為熱能,海水鹽差能為化學(xué)能。海洋能是一種具有巨大能量的可再生能源,而且清潔無污染,但地域性強(qiáng)，能量密度低。波浪能主要是由風(fēng)的作用引起的海水沿水平方向周期性運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量。

　　波浪能是巨大的，一個(gè)巨浪就可以把13噸重的巖石拋出20米高，一個(gè)波高5米，波長(zhǎng)100米的海浪，在一米長(zhǎng)的波峰片上就具有3120千瓦的能量，由此可以想象整個(gè)海洋的波浪所具有的能量該是多么驚人。據(jù)計(jì)算，全球海洋的波浪能達(dá)700億千瓦，可供開發(fā)利用的為20-30億千瓦。每年發(fā)電量可達(dá)9-萬億度。

　　日前，浙大海洋學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)采用氣球制作成了可用于收集波浪能的多倍頻高性能摩擦納米發(fā)電機(jī)?？蓪?shí)現(xiàn)三種工作模式(完全接觸-分離模式;局部接觸-分離模式;往復(fù)接觸-分離模式)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試這種基于水氣球的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)大大提升能量轉(zhuǎn)化效率，帶來超高的輸出性能。

　　波浪能發(fā)電是以波浪的能量為動(dòng)力生產(chǎn)電能。海洋波浪蘊(yùn)藏著巨大的能量，正弦波浪每米波峰寬度的功率P≈HT kW/m。式中，H為波高，m;T為波周期，s。通過某種裝置可將波浪的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械的、氣壓的或液壓的能量，然后通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣輪機(jī)、水輪機(jī)或油壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。全球有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的波浪能開采量估計(jì)為1～10億kW。中國(guó)波浪能的理論儲(chǔ)量為7000萬kW左右。

　　波浪能發(fā)電方式數(shù)以千計(jì)，按能量中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)主要分為機(jī)械式、氣動(dòng)式和液壓式三大類。

　　通過某種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)波浪能從往復(fù)運(yùn)動(dòng)到單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳遞來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的方式。采用齒條、齒輪和棘輪機(jī)構(gòu)的機(jī)械式裝置。隨著波浪的起伏，齒條跟浮子一起升降，驅(qū)動(dòng)與之嚙合的左右兩只齒輪作往復(fù)旋轉(zhuǎn)。齒輪各自以棘輪機(jī)構(gòu)與軸相連。齒條上升，左齒輪驅(qū)動(dòng)其軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右齒輪則順時(shí)針空轉(zhuǎn)。通過后面一級(jí)齒輪的傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)發(fā)電。機(jī)械式裝置多是早期的設(shè)計(jì)，往往結(jié)構(gòu)笨重，可靠性差，未獲實(shí)用。

　　氣動(dòng)式通過氣室、氣袋等泵氣裝置將波浪能轉(zhuǎn)換成空氣能，再由氣輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的方式。由于波浪運(yùn)動(dòng)的表面性和較長(zhǎng)的中心管的阻隔，管內(nèi)水面可看作靜止不動(dòng)的水面。內(nèi)水面和氣輪機(jī)之間是氣室。當(dāng)浮體帶中心管隨波浪上升時(shí)，氣室容積增大，經(jīng)閥門吸入空氣。當(dāng)浮體帶中心管隨波浪下降時(shí)，氣室容積減小，受壓空氣將閥門關(guān)閉經(jīng)氣輪機(jī)排出，驅(qū)動(dòng)沖動(dòng)式氣輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

　　液壓式通過某種泵液裝置將波浪能轉(zhuǎn)換為液體(油或海水)的壓能或位能，再由油壓馬達(dá)或水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的方式。波浪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的流體動(dòng)壓力和靜壓力使靠近鴨嘴的浮動(dòng)前體升沉并繞相對(duì)固定的回轉(zhuǎn)軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)油壓泵工作，將波浪能轉(zhuǎn)換為油的壓能，經(jīng)油壓系統(tǒng)輸送，再驅(qū)動(dòng)油壓發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

　　波浪能發(fā)電裝置是波浪能開發(fā)利用的一種重要方式。以安裝位置、能量傳遞方式和振蕩浮子個(gè)數(shù)對(duì)點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置進(jìn)行了分類。過分析波浪能利用背景，點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電技術(shù)是波浪能開發(fā)利用的一種重要方式。

　　納米發(fā)電機(jī)基于規(guī)則的氧化鋅納米線的納米發(fā)電機(jī)，是在納米范圍內(nèi)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，是世界上Z小的發(fā)電機(jī)。目前納米發(fā)電機(jī)可以分為3類。一類是壓電納米發(fā)電機(jī)，壓電納米發(fā)電機(jī)是利用特殊納米材料(氧化鋅)的壓電性能與半導(dǎo)體性能，把彎曲和壓縮的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿奈⑿桶l(fā)電機(jī)。還有一類是摩擦納米發(fā)電機(jī)，摩擦發(fā)電機(jī)利用了兩種對(duì)電子束縛能力不同的材料，相互接觸時(shí)得失電子而在外電路產(chǎn)生電流的微型電機(jī)。目前主要有四種模式，垂直接觸分離，平面滑動(dòng)式，單電極式，獨(dú)立層式。第三類為熱釋電納米發(fā)電機(jī)。

　　摩擦電發(fā)電機(jī)一種透明的柔性摩擦電發(fā)電機(jī)，能依靠摩擦點(diǎn)電勢(shì)的充電泵效應(yīng)，借助柔性高分子聚合物材料，成功地把極其微小的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成為了可供使用的電力。此種發(fā)電機(jī)在電子產(chǎn)品、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及醫(yī)療設(shè)備制造等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。這種微型發(fā)電機(jī)制造工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，能很方便地進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的應(yīng)用。同時(shí)它還具有極好的耐久性和可加工性，可輕松融入其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)當(dāng)中。

上一篇：新算法助力自動(dòng)駕駛安全 儀器人...

下一篇：儀器送檢后如何進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)記...