太阳能板实现自我清洁 更方便也更具效能
- 2023-11-27 15:15:131217
来源:化工仪器网
太阳能是目前备受关注的可再生能源,背后是庞大的发展前景与市场吸引力。而支撑起太阳能应用的一个关键技术便是光伏电池。时至今日,随着光伏电池的不断发展,越来越多的太阳能发电基地被建设起来,甚至不少城市居民楼也开始尝试铺设太阳能电池来调节城市供电。能源发展整体呈现出积极向好的趋势。
自然,这种趋势背后也得益于光伏电池技术带来的经济收益,但事实上,在实际使用的过程中,光伏电池的收益其实是远不及预期的。这一方面原因是温度对光电效能的负面影响,目前还没有好的解决办法;另一方面原因就在于灰尘对于光伏电池持续性的影响。并且灰尘也很大程度的影响了太阳能在我国的普及。简单来说,目前我国主要的光电产业都建设在空旷、光照充足且温度相对合适的西部地区,但西部地区尘土飞扬时常出现,整体环境有相对缺水,因此电池板的清洁成为了大问题。电池板蒙尘次数多次发生,发电效能下来了,太阳能利用率以及成本转化率也就下来了。
不过这个问题最近可能就要被解决了,香港理工大学机械工程系教授王钻开从昆虫上获得灵感,带领团队与中山大学先进制造学院团队合作,成功开发出一种能和光伏电池板结合的仿生机器人,有助于电池板实现自我清洁系统。
而提供灵感的昆虫其实是我们熟悉的蜜蜂。根据相关报道介绍,王教授发现,尽管蜜蜂需要经常与花粉花蜜接触,并且也会像其他昆虫那样用前肢清理触角,但却很少会用口器来清理前肢。于是王教授及开始怀疑蜜蜂的前肢是不是存在特殊的自洁方式,并在高速摄影机的帮助下验证了这一点——蜜蜂清洁触角的过程中,前肢上用于清理的部分会将粘在前肢上的颗粒弹开,并且非常迅速。
了解到这一点后,研究团队开始从蜜蜂前肢上类似“梳子”的部分着手,分析了其中结构,发现了一些有趣的特点。报告中是这样说的:“‘梳子’由很多梳毛组成,每根梳毛长约38微米,上面有跨越近两个数量级的刚度梯度,其尖端是软的,但到根部逐渐变硬。当刷触角时,‘梳子’弯曲变形储存弹性能量,那些精妙的刚度梯度结构可增大弹性能量的储存,加速弹性能的释放,缩短能量“爆发”的时间,产生并输出更大的惯性力,以克服黏附力,将花粉和灰尘颗粒飞速弹出去”(资料来源:中国科学报)。于是相关团队就开始尝试,能否在宏观层面上模仿这种结构。
最终,在历经多次失败后,他们终于成功实现了仿生刚度梯度弹射器,并以此作为基础开发了自清洁机器人。更重要的是,这种机器人不仅仅可以作用于电池板,对于其他有清洁需求,但清洁难度高的户外大型基础设施,均可以使用,以起到防尘的目的。同时,相关的成果还有利于生物材料、功率调制以及能量转换等领域的研究的进一步开展。而这一切或许都要归功于自然界的神奇与科研团队的努力。