中美合作大幅提高“靜電發電”效率，輸出密度達到31.3mW/cm2

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美國佐治亞理工學院與中國科學院北京納米能源與系統研究所合作開發出了“Triboelectric Nanogenerator（TENG）”振動發電技術。利用該技術能高效率獲取靜電作為電力使用。主導開發的佐治亞理工學院王中林教授在2014年3月於美國舉行的化學學會上就目前取得的成果介紹說，“開發出了能夠取代汽輪機的新發電技術。相信該技術在不遠的將來會改變世界”。

佐治亞理工學院教授王中林與利用開發的地板發電系統點亮幾百個LED的樣子（攝影：Rob Felt，佐治亞理工學院）

TENG為摩擦取電技術，也就是使兩種材料接觸或摩擦產生靜電，然后流過整流電路，作為直流電力提取。2012年1月第一次發布時，輸出密度還非常低，最大隻有367nW/cm2。在1年后的2013年1月發布時，最大輸出密度提高到31.3mW/cm2，為最初的約10萬倍（圖1）。王中林介紹說，輸出密度的提高主要得益於“對材料之間的接觸面進行了微細加工，大幅增加了表面積”。

TENG為平板狀，通過層積還能形成立體發電元件。單位體積的輸出密度最大能達到490mW/cm3。

圖1：獲取接觸產生的靜電，實現高輸出密度 本圖為TENG的輸出密度走勢以及最大輸出密度為31.3mW/cm2的元件構造。最大輸出功率設想以約178Hz為7.6cm見方的元件施加500∼600N左右的應力時實現。通過在另一面的金電極表面涂布金的微顆粒物，將輸出密度提高到了25倍。（圖：佐治亞理工學院）

能量轉換效率提高至60％

王中林等人最近一年左右主要在推進用途開發，2013年1月以后沒有公布過提高輸出密度方面的成果。不過，將振動能量轉換成電力的效率在2013年1月時為14.9％，而到2013年10月提高到了約60％。據介紹，在地板上安裝TENG並在上面走動，一次能點亮幾百個LED。

除了地板發電外，為了能在走路時發電，可以在鞋墊中嵌入TENG，或者通過背包的晃動來發電。此外，王中林的研究小組還在開發為傳感器供電以及用於潮汐發電的TENG。“該技術不限於微小發電，還可為大功率發電做出貢獻。距離實用為期不遠，估計5年就行”（王中林）。研究小組目前正在開發利用TENG的手機充電器產品。（作者：野澤 哲生，日經技術在線！供稿）