王中林小木虫 中科院院士王中林:小能源也可作出大文章
北极星电源网讯:王中林中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长,中国科学院外籍院士和欧洲科学院院士,国家 "顶尖千人计划"首批入选者,长江学者。在电子显微学和纳米科学方面有多项原创性和开创性研究成果,是纳米摩擦发电技术的开创者。
记者:您认为雾霾形成的主要原因是什么?
王中林:煤炭燃烧过程中产生大量的颗粒物,是造成空气污染的重要原因。第二个是燃油,以我在美国多年的生活经历来看,国内的汽油没有国外的质量高。咱们国家的车多,美国也不少,但他们那边空气质量就好得多。所以我说雾霾跟燃油肯定有关,但是有多大关系,得需要专家来研究。
记者:您认为能源生产和消费方式变革有何重大意义?
王中林:现在我们的能源生产方式以化石能源为主,资源就这么多,开采一点少一点,从长远可持续发展的角度讲,我们还必须要考虑子孙后代的利益,能源生产方式必须变革。我们研发的摩擦发电新能源技术,不敢说它能解决能源问题,但至少在一定程度上开辟了新途径。它的潜力,我们要看到。说到消费方式,我们生活中的浪费现象太普遍,改变需要每个人从自身做起,从细节做起,这一点国民教育很重要。
记者:以您在美国的工作生活经历,特别是消费方式方面,两个国家有什么不同?
王中林:能源消费这方面,美国不是节约的典型国家。美国民众家里的空调很多都是24小时开着的,汽车的排量也是最大的,所以美国长期是世界能源生产消费的第一大国。它的模式,不可复制。
记者:这意味着美国的能源战略与我们截然不同?
王中林:对。很简单,美国有大量的石油储存,大量的页岩气,人家当然不着急。
美国煤的储量很丰富,但不开采,发电多是用气电、油电为主,而我们就不行了,我们的一次能源结构是富煤、贫油、少气,人口基数又很庞大。我认为能源生产方式变革就是改变现在化石能源为主的生产结构,大力发展绿色能源、可再生能源,当然我们的摩擦发电技术也是未来绿色能源的新选择。
记者:提到摩擦发电,请您介绍一下这个领域?
王中林:摩擦生电是常识,但摩擦只是产生了电压,没有电流,过去人们一直无法利用。我研究这个领域也是一次偶然,我是做材料研发的,但在一次失败的试验中偶然发现,两种高分子材料相接触的过程中可以产生电,于是我们对这个全新的领域进行了研究。
实验中发现,两个由纳米材料构成的薄片摩擦接触后,再将这两个薄片表面分离,由于物体有保持电中性的倾向,因此通过电极层将这两个薄片与外电路连接,电子就会通过外电路在两个电极层之间流动,从而形成电流。依据这一原理,我们研究出了摩擦发电机。
记者:传统发电都是动力驱动电磁线圈切割产生电,摩擦发电机真的只需要摩擦就能发电?
王中林:是的,这与传统电磁感应驱动发电的原理在根本上是不同的。摩擦发电机利用的是摩擦起电和静电感应效应耦合,同时配合薄层式电极的设计,实现电流的有效输出。
当然,最初摩擦发电机的输出电流和功率并不理想,但我们在反复实验中发现,电极之间的电荷转移量可以通过材料表面有序图案化得到极大提高,并和图案密度呈准线性关系。于是我们设计出一种图案化阵列结构,使摩擦发电机的输出功率产生了质的飞跃。现在的摩擦发电装置由平面化的圆形定子和转子两部分组成,采用表面图案化的摩擦层和电极层,通过旋转式接触的驱动设计实现了高达24%~50%的能量转化效率。
