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未来轮胎将向汽车供电

| 2020-11-11

研究人员将纳米发电机置于玩具车的车轮上

内燃机因其较低的能量转换效率备受诟病,科学家们一直试图改善这种状况。日前,中美科学家联合开发出一种能从汽车轮胎与地面的摩擦中收获能量的纳米发电 机,有望将此前白白浪费掉的能源回收。据称,该装置能将车辆的燃油效率提高至少10%。相关论文发表在近日出版的《纳米能量》杂志上。

美国威斯康星大学麦迪逊分校材料和工程学副教授王旭东(音译)和他的博士生毛岩超(音译)在这个设备上已经进行了为期一年的研究。他们认为,这是一种全新的能源再利用方法,纳米发电机最终将为汽车制造商提供一种创新的方法,让车辆获得更好的能源使用效率。

摩擦电效应是指两个不同对象由于接触和摩擦所产生的带电现象。纳米发电机就依靠这种摩擦电效应,从路面和车辆车轮之间电位差的变化来获得电能。

王旭东说:“纳米发电机提供了一个很好的方式,来采集那些通常白白浪费掉了的能量。轮胎与地面之间的摩擦大约消耗了车辆燃油的10%。这些能量几乎是被浪费掉了。因此,如果我们可以将其再次转化为电能,将能大幅提高车辆的燃油效率。”

据了解,这种纳米发电机依靠集成到轮胎上的分段电极来发电。当这部分轮胎表面与路面接触时,两个表面的摩擦会因摩擦电效应产生电荷。在最初的实验中,王旭 东和他的同事使用玩具车和发光二极管LED来证明这个概念。他们将电极附着到玩具车的车轮上,当玩具车在地上行进的时候,就能点亮LED灯。实验显示,摩 擦引起的电子运动产生的电能足以驱动LED灯,这些能量完全可以被收集和再利用。

研究人员还确定,这种摩擦发电的效率与汽车的重量和速度有密切的关系。根据车辆和其行驶状态的不同,发电量会有相应的变化,不过总体上估计,这种装置大约能将车辆的燃油效率提高至少10%。

王旭东说:“这类能量有着巨大的潜能,我们认为,对这些能量的充分利用意义深远。”

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