木材用于水伏发电的研究进展

化石能源的过度使用带来能源枯竭与环境恶化问题,绿色可持续成为发展的首要目标。水能作为目前较为优质的清洁能源,其中一部分潜在的能量有待转化利用。近年来,水伏发电受到国内外学者的广泛关注,被认为是一种新兴的深度挖掘水能资源的手段,研究者们取得了一系列关于功能材料与水滴、水波、水蒸发与湿气等相互作用输出电能的研究成果。开发生物质基水伏发电材料有助于推动可再生能源的充分利用。木材是一种储量充足、可再生、易加工的材料,同时具有独特的多级孔道结构,内部富含极性基团,有良好的机械强度,因此木材在水伏发电领域具有一定应用前景。笔者总结了水伏发电技术的研究进展,阐述了水伏发电的理论基础,基于水伏效应的能量转换方式及其器件材料的选择,介绍了木材用作水伏发电器件材料的研究成果,归纳了研究者为提高水伏发电器件的输出功率,对木材进行表面修饰、孔道调控、材料负载、碳化处理的功能化改性方法,并对其面临的挑战与应用前景进行展望。

低维碳材料水伏效应的传感应用

以碳纳米管和石墨烯为代表的低维碳材料在与液体作用时,表现出一系列新的生电效应,如波动生电、射流生电、液滴生电、蒸发生电、湿度生电等,这些现象被统称为水伏效应,并成为近年低维功能材料领域研究的新热点.这些发生在固-液界面或固-液-气界面的生电效应为基于新型能量转化原理的能量捕获技术开辟了新的方向,也为基于固-液界面的传感探测提供了新的途径.本文总结了水伏效应在流体运动、溶液浓度、湿度、温度等方面的传感应用潜力,旨在为新型界面自驱动传感器件和传感系统的开发提供借鉴.

水伏发电站的规划建设及前景展望

利用水伏效应原理设计和制造的发电装置称为水伏发电机,在适当的建设场址规划和建造的以水伏发电机为发电单元的集群式水伏发电场即为水伏发电站。目前,水伏发电尚处于发电原理研究、发电材料研究以及发电机型式研究的初级阶段,仅仅在实验室实现了产电,距离工业化应用还具有很大差距。水伏发电是可再生能源和清洁能源,具有很大的理论蕴藏量,未来必将会成为现有能源结构的有力补充,随着水伏发电机技术的研发和发电技术的成熟,水伏发电技术有望在未来得到大规模的应用。

蒸发驱动水伏发电中的热质传递

蒸发驱动的水伏发电是一种新兴的能量转化技术.亲水多孔纳米材料被浸入水中时,水分子与之相互作用,在纳米通道内形成连续的水流,并携带与通道表面电性相反的离子定向移动,在通道两端形成电势差.然而,水伏发电较低的性能仍是该领域所面临的严峻挑战之一.本文分析了蒸发驱动的水伏发电技术的机理,并总结了提高蒸发驱动的水伏发电器件电学输出性能的策略,最后展望了该领域的挑战与前景.

太阳能驱动水蒸发发电系统的研究进展

太阳能驱动水蒸气产生(SSG)可应用于海水淡化、污水处理等领域,对获取纯净水和解决水资源短缺问题具有重要意义。通过提高光热材料的光热转换性能、水传输速率和系统的热量管理,可实现超高的太阳能蒸气转换效率。太阳能驱动水蒸发发电系统拓展了SSG的功能性,进一步提高了系统的能量利用率,为小型电子器件、柔性穿戴设备和偏远地区供电提供了创新模式。太阳能驱动水蒸发发电系统主要分为在SSG基础上集成发电模块和自供电2类发电方式。本文总结了太阳能驱动水蒸发发电系统的研究进展,分析了不同发电模式和材料类型的优缺点,对太阳能驱动水蒸发发电系统面临的挑战和未来的发展进行了分析和展望。

基于纳米材料的水伏发电器件研究进展

近年来,依靠自然界的水蒸发或者水汽吸附到材料中而能够输出电能的水伏技术备受研究者关注,其优点是成本低廉、性能可控和无需额外机械能输入等,是一种具有重要发展潜力的能源转化方式。经过最近5年的发展,水伏器件的功率密度已经大幅度攀升,其脉冲峰值功率可以达到mW/cm^(2)。作为一种基于水与材料表面相互作用而产生电能的新型能源转化技术,水伏效应不仅丰富了能源转化形式,也为收集水中蕴含的巨大能量提供可能。本文根据功能材料种类对于水伏器件近年来的研究进展进行了归纳总结,介绍了包括基于碳纳米材料、半导体纳米材料、有机纳米材料、复合纳米材料的水伏器件的基本结构构成、发电机理研究、性能测试等。同时,本文分析了水伏器件目前在应用方面的限制因素,并展望其在未来清洁能源的利用和便携式柔性电子设备的应用中的巨大潜力。

水蒸发诱导发电器件的研究进展

随着环境污染以及能源紧缺的日益加剧,新型绿色能源技术的开发成为了全人类的迫切需求.水蒸发诱导发电是最近发现的从环境热能驱动的水蒸发过程中捕获能量的新方式,由于其吸热、可持续及具有巨大潜力,近年来得到了广泛关注和快速发展.本文从材料种类、器件构型、发电性能、器件应用以及发电机制五方面系统总结了水蒸发诱导发电器件的研究进展,并分析了水蒸发诱导发电器件目前在完善物理机制及提升器件性能方面存在的挑战,展望了其未来可能的发展方向。

用水发电的那些事

水不仅是生命之源,而且还作为介质为人类提供了极其丰富的绿色能源。选取了几种利用水驱动发电的技术,包括传统水力发电、潮汐能发电、海洋温差发电,也详细探讨了近年新兴的盐差发电和“水伏”发电,力求以通俗的语言将水发电技术进行科普介绍。