蓝色能源在海洋中的转换和传输是关键问题。通过使用摩擦电纳米发电机(TENG)可以获得蓝色能量,但相应的电能传输和存储仍然是一个巨大的挑战。
近日,苏州大学文震副研究员,钟俊教授,孙旭辉教授报道了一种自动高效的自供电能量收集和转换系统,该系统可将蓝色能量转换为化学能。
文章要点
1)该系统主要由三部分组成:用于将机械能转换为电能的TENG,用于将太阳能自动转换为氢能的PEC电池以及用于存储所产生的电能的Co-LIB。
2)通过特殊的齿轮组设计,GUA-TENG可以将无序和低频海流转换为单向和高频水流动能,并且转速可以提高25倍。转换后,在120 rpm的转速下,峰值电压和电流可以达到7 .1 V和1.5 mA。
3)结合Ti-Fe2O3/FeNiOOH PEC电池,GUA-TENG还可以提供足够的外部电压偏置,以使光电水分解在光照下产生氢气。在阳光照射下,转速为120 rpm,制氢速率达到4.65 µL min-1。在实验室中,很容易从光电阴极中收集纯氢气,例如将氢气收集在光电阴极上覆盖的管子中。空气球可以使用类似的方法在海洋中收集氢气,然后将其运输到陆地进行能量传输。
4)当没有阳光时,光电开关会将系统转换为自充电电源系统。 GUA-TENG的发电量因此可以存储在Co-LIB中。通过电源管理电路,可以在200 s内以120 rpm的速度将其充电到2.75 V。系统的能量转化效率为2.29%,制氢过程的转化效率为1.06%,Co-LIB充电过程的转化效率为3.69%。
整个系统演示了用于蓝色能量收集和全天自供电的化学能转换,是一次对深海蓝色能量利用的有效尝试。
Ningning Zhai, et al, Blue Energy Collection toward All-Hours Self-Powered Chemical Energy Conversion, Adv. Energy Mater. 2020
DOI: 10.1002/aenm.202001041
https://doi.org/10.1002/aenm.202001041