突破能源回收瓶頸!學生團隊研發新型水伏發電機助力 “雙碳” 目標
當下,全球經濟高速發展,能源需求急劇攀升,過度依賴化石能源引發的能源危機與氣候變化問題日益嚴峻。中國積極響應氣候治理,提出 “雙碳” 目標,在此背景下,清潔能源技術的創新成為破局關鍵。就在眾多科研力量聚焦傳統清潔能源時,一支學生團隊另辟蹊徑,將目光投向常被忽視的水蒸發過程,成功研發出基于二維蛭石納米通道膜的水伏發電機,為能源結構轉型帶來新希望。
水,作為地球上最大的能量載體,吸收了約 35% 的太陽能,蘊含著高達 10¹⁵W 的功率。然而,當前水體能量利用主要依賴水力發電、潮汐能發電、波浪能發電等機械能轉化方式,這些技術普遍存在地理限制大、生態影響高、供能不穩定等弊端。反觀水蒸發過程,雖持續且蘊含巨大能量 —— 地表約 78W/m² 的能量因水蒸發和植物蒸騰而散失,卻因現有回收技術的瓶頸,長期未得到有效開發。現有蒸發能量回收技術,要么依賴成本高昂、工藝復雜的納米材料合成,要么面臨能量轉換效率低、輸出不穩定的難題,嚴重阻礙了其規模化應用。
面對這一困境,該學生團隊迎難而上。他們選用廉價易得的蛭石作為原材料,采用綠色環保的制備方法,成功從蛭石塊體中剝離出二維蛭石薄片,并構建出二維蛭石納米通道膜。實驗數據令人振奮:蛭石膜展現出優異的親水性,其水化層能牢固地錨定在通道表面,產生獨特的 “水錨定效應”。基于這一特性,團隊成功搭建起二維蛭石納流水伏發電機。經測試,該裝置在室溫條件下,無需外部能源輸入,便能在兩周內持續穩定地輸出 1V 左右的電壓,一舉突破了傳統水伏材料的效率瓶頸。
這一成果的意義不僅在于技術突破,更在于其廣闊的應用前景與社會價值。該水伏發電機原材料成本低廉、制備過程環保,極大降低了技術應用門檻;穩定的電能輸出特性,使其有望在偏遠地區供電、環境監測設備自供電等領域大展身手,為解決能源分配不均問題提供新思路。在 “雙碳” 目標的指引下,這項創新成果無疑為我國乃至全球的清潔能源發展注入一針強心劑,為減少對 化石能源的依賴、緩解氣候變化壓力提供了新的技術路徑。
談及研發歷程,團隊成員感慨萬千。從最初的創意萌芽,到實驗過程中反復遭遇的材料性能不穩定、裝置設計不合理等難題,再到最終的技術突破,每一步都凝聚著團隊的智慧與汗水。他們表示,未來將繼續深耕該領域,優化技術細節,推動新型水伏發電機早日實現產業化應用,為全球能源結構轉型和氣候治理貢獻青春力量。
作者:C15736743251 來源:Xi’an University of Architecture & Technology
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