关于小能量收集有趣的创新和一些新的方案

小规模能量收集可能是为小型电路供电的有吸引力且可行的选择。它是“免费的”或接近免费的，这是一个引人注目的场景。结果，出现了许多有趣的收获相关项目，通常由大学完成，因为商业可能性在很远的未来（如果有的话），在寻找额外资助时，收获是一个很好的话题。

在过去一年左右的时间里，我看到了许多有趣的能量收集研究项目。除了基于可用光或压电效应的一些预期之外，还有一些突出的：

生锈： 西北大学的一组研究人员（在加州理工学院的支持下）开发了一种防锈涂层，可用于通过盐水流动发电，转换流动液滴的动能，从而交替盐度梯度。这不是标准的“刚刚发生”的锈蚀：他们使用物理气相沉积 (PVD)，首先将固体铁转化为气体，然后将蒸汽冷凝到玻璃表面，形成 10 到 30 纳米厚的铁层；然后在空气中自发形成 2 纳米氧化层，然后停止生长 。

木材： 马里兰大学的一个团队已经改造了木材，因此它可以使用低温值来有效地产生离子电压。为了生产基于纤维素的膜，他们化学提取木质素并从木材中溶解半纤维素。在这种处理之后，自然排列的纤维素纳米纤维是木材结构的剩余成分 。

接下来，他们在纤维素膜中注入基于 NaOH（钠）的电解质，以构建对齐管的纳米流体离子导体，然后将其夹在两个铂电极之间进行测试。他们能够产生差热电压，热梯度比（类似于塞贝克热电系数）为 24 mV/K。这项工作在他们发表在《自然材料》杂志上的论文“具有高差分热电压的纤维素离子导体用于低级热收集”中进行了介绍（在付费墙后面，但可以在此处获得开放获取的副本 ）；还有大量已发布的 补充信息。

纺织品： 新加坡南洋理工大学的一个团队开发了一种织物，该织物可用作可清洗、皮肤接触驱动的基于纺织品的摩擦纳米发电机 (TENG)，将身体运动中的机械能转化为有用的电能 。正如他们在 Nature 上发表的论文中所详述的那样，“ Skin-touch-actuated Textile-based triboelectric nanogenerator with blackphosphonic for耐用生物力学能量收集”，他们使用聚合物和黑色磷光体的各种组合来嵌入一个收集器来创建一个 TENG，它克服了以前的 TENG 方法的缺陷，需要一种不舒服的橡胶状材料作为基材。

他们的原型在大约 0.48 到 1.1 µA/cm2 的情况下开发了大约 250 到 880 V 的输出，这是用手用很小的力 (~5 N) 和低频 (~4 Hz) 触摸的结果，足以为一个小灯供电。发光二极管和数字手表。

热辐射： 加州大学洛杉矶分校/斯坦福大学的一项研究证明了一种从寒冷、黑暗的夜空中捕获少量能量的低成本、简单且可靠的方法。研究人员采用了辐射天空冷却，即面向天空的表面将热量作为热辐射释放到空气中；其中一些热能最终会上升到高层大气，然后进入较冷的太空。

这里使用的收集技术利用温差并从周围空气中捕获一些热量，否则这些热量会上升到天空中。他们的安排使用了一个聚苯乙烯外壳，外壳覆盖着镀铝聚酯薄膜（以最大限度地减少热辐射）并由红外透明防风罩保护 （图 4）。研究人员使用一面涂成黑色并面向天空的铝盘来散发周围空气散发的热量。安装在铝块上的热电发电机（TEG）——在磁盘下方有额外的散热器用于冷却——将热量转化为电能。

收集的电量很小，约为 25 mW/m2，但该团队认为，在辐射冷却效果更强的炎热干燥气候中，他们可以将其增加 20 倍至约 0.5 W/m2。虽然电量可以点亮一个小型 LED，但它可以对电池或超级电容器进行涓流充电。他们在 Joule 上发表的论文“从黑暗中产生光”中详细介绍了他们的工作。

这些和其他调查所显示的创造力和创新给您留下了深刻的印象。谁知道从长远来看哪些是可行的，无论是广泛使用还是高度选择性的。