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从农业环境中挖掘自然
能源
并将其高效转化为电能的研究成果
环境温湿度、光照强度、水分、盐碱度、作物生理指标……这些参数关系农作物生长,现代农业通过农业信息智能感知技术便可轻松“一网打尽”。 然而实时监测这些指标需要电力驱动,电力无疑是智慧农业蓬勃发展的“源头活水”。田间地头常常难以铺设管线,而电池有限续航能力和污染风险又比较突出。因此发展农业信息“无源感知”是未来智慧农业一大趋势。 为更好地解决这一难题,浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队平建峰研究员课题组,提出了一种简便有效的方法,从农业环境中挖掘自然能源并将其高效转化为电能。首次将摩擦纳米发电机技术应用于农用纺织品中,并用于降雨时雨水能的收集,通过能量转化获取电能。 这项研究,近日发表在国际知名期刊《纳米能源》( Nano Energy )上,论文第一作者为浙江大学生物系统工程与食品科学学院2020级博士研究生姜成美 ,通讯作者为平建峰研究员。 功能化纱线的制备流程及其在农业中的应用场景把摩擦纳米发电机装进农用纺织品的纱线里 南方地区经常暴雨成灾,造成农业生产的巨大损失。农用纺织品在大棚设施中最为常见,它能够遮阴挡雨,保护农作物。 如何从农业环境中挖掘能源? 浙大科研人员将这两者巧妙结合,通过纱线表面功能化,将摩擦纳米发电机依附在纱线上,织成智能化农用纺织品,利用雨水冲刷时的电子转移与流动产生电流,源源不断地为智慧农业供能。装载摩擦纳米发电机的纱线可以说是智慧农业的“无源活水”。 这个研究灵感来自一场突如其来的大雨:仲夏时节,一场突如其来的倾盆大雨透过来不及关闭的窗户摧残了窗台边的绿植。这引起了研究人员的思考:“农作物所处的环境只会更恶劣,那么我们就想办法利用它的恶劣。”大棚不仅可以作为作物、动物的“保护伞”,还可以作为雨滴能的收集器。 实验数据显示,在9.5牛顿的连续力作用下,3厘米长的纱线就能产生7.7伏的电压。 平建峰介绍,未来通过连接储能设备,这些被改造的农用纺织品,不仅可以为种植业和畜牧业提供保护以提高农畜产品质量与产量,还可以为物联网感知器件源源不断地输送电能,从而开展农业信息的无源监测和实时提供天气状况。 功能化纱线在农用纺织品上的应用绿色能源在智慧农业中具有广阔应用 为什么雨滴的能量可以转化成电能呢? 这是因为对农用纺织品的纱线进行了特殊改造。科研人员在其表面覆盖了两层特殊材料——导电的碳化钛纳米材料和不导电的聚二甲基硅氧烷(一种高分子聚合物)。 功能化纱线收集雨滴能的原理 该聚合物能够防水并与环境中的雨水发生电子转移。而碳化钛感应电极,不仅具有高导电性能,还因其高电负性可以助力表面聚合物抢夺电子。因此在实现农用纺织品原有的农用保护材料、保温、遮阳、水土保持、排水灌溉、种子培育基材的功能基础上,还能从农业环境中源源不断地获取能源,为智慧农业提供驱动力,实现农业信息“无源实时感知”。 平建峰说,这两种材料具有良好的生物相容性,而且整个制备过程易于规模化和工业化。
浙江大学
2021-04-11
基于溶液除湿的新
能源
电动汽车余热储能式空调系统及其方法
本发明公开了一种基于溶液除湿的新能源电动汽车余热储能式空调系统及其方法,包括一次回风溶液除湿系统、空调制冷剂循环系统、余热储能溶液再生系统。本发明通过相变材料吸收电动汽车电池散热,能改进电池散热效果,有效控制电池组温度;利用相变储能技术可以高效回收并可控地输出冷凝热和电池散热,实现余热利用,减小电动汽车整体能耗;通过溶液除湿技术实现除湿环节和控温环节分离,不需要将空气降低到露点温度以下来除湿,大大减小空调的控温负荷;通过一次回风模式,将新风与回风混合,既保证了空气品质,又减少了空调的控温负荷;同时除湿溶液可反复再生,使用寿命长。
浙江大学
2021-04-11
动态云服务请求下数据中心多
能源
的在线控制方法和系统
本发明公开了一种动态云服务请求下数据中心多能源的在线控 制系统,包括系统状态监控模块、负载调度模块和多源供能系统管理 模块,负载调度模块包括延时敏感型请求调度子模块和延时容忍型作 业调度子模块,系统状态监控模块用于每隔一段时间接收来自用户的 云服务请求,判断云服务请求是延时敏感型请求还是延时容忍型作业, 并在云服务请求是延时敏感型请求时将该云服务请求发送到负载调度 模块的延时敏感型请求调度子模块,在云服务请求是延时容忍型作业 时将该云服务请求发送到负载调度模块的延时容忍型作业调度子模 块。本发明能够优化数据中心供能系统的长期运营开销,并且不需要 提前获取任何系统数据或者假设任何的稳态分布。 完成人:金海、刘方明、邓维
华中科技大学
2021-04-11
燃气天然气的热气机
能源
岛关键技术研究与示范
项目成果/简介:建筑节能已成为我国节能技术领域的重要议题.冷热电三联供技术是充分利用低品位热能的一种有效手段,该系统能源综合利用率高,一般均可达到70﹪以上.本文阐述了分布式区域冷热电联供系统的原理和特点,提出一种基于热气机的天然气能源岛系统.并指出充分推动分布式区域冷热电联供技术的应用,对于能源节约,环境保护,能源安全以及资本有效运作具有十分重要的意义.
上海交通大学
2021-04-10
安徽省可再生
能源
建筑应用关键技术与应用标准研究
该项目依托获批的“国家智慧城市专 项试点” ,按照“1+18+N”(1个省级平 台、18个市级平台、N个高校、医院站级) 的模式,构建全省统一的“公共建筑能耗 监管云平台” ,最终实现我省能源总消耗 下降5%~10%的管控目标。该项目采用 “互联网+能源管理”的技术创新,实现 了覆盖全省的、可持续运行的“能源管理 云”平台,这一系列创新的模式被称为 “安徽模式” 。
安徽建筑大学
2021-01-12
广东省科学技术厅关于征求2023年度广东省重点领域研发计划“
新型
储能与新
能源
”重大专项旗舰项目(第一批)申报指南意见的通知
为全面贯彻落实党的二十大精神和习近平总书记关于加强关键核心技术攻关的系列重要讲话精神,落实省委、省政府关于加快推动新型储能产业高质量发展的工作部署和《广东省推动新型储能产业高质量发展的指导意见》(粤府办〔2023〕4号)等任务要求。经前期调研、专家论证,我厅形成了《2023年度广东省重点领域研发计划“新型储能与新能源”重大专项旗舰项目(第一批)申报指南(征求意见稿)》。
广东省科学技术厅
2023-07-05
一种钒酸锂负极
材料
、负极、电池以及负极
材料
制备方法
本发明公开了一种钒酸锂负极材料、负极、电池以及负极材料 的制备方法,属于电池领域,钒酸锂负极材料为核壳结构,其核部为 钒酸锂,其壳部为包覆层,钒酸锂为纳米级颗粒或者为纳米级颗粒形 成的微米级的二次颗粒,所述包覆层厚度为 2~30nm,包覆层包括导 电性包覆层或/和稳定性包覆层。通过化学气相沉积方法以惰性气体为 载气将有机碳源带入高温反应器中,在核部表面形成无定型碳或者石 墨化碳的导电性包覆层。采用真空镀膜、磁控溅射、
华中科技大学
2021-04-14
刚性室温热电
材料
和离子液体调制的柔性热电
材料
方面研究
热电材料是一种可以将热能和电能进行直接转换的新能源材料,基于热电技术制备的热电发电或制冷器件具有无活动部件、无污染、无噪声等优点。传统的经典碲化铋基室温热电材料是目前唯一被商业化量产应用的热电材料,主要应用于固态制冷。虽然该材料含有的Te元素丰度极低,并且力学性能不佳,但是自上世纪60年代被发现以来,一直被工业界沿用至今,没有可替代的材料。随着物联
南方科技大学
2021-04-14
透明防伪
材料
—光变色薄膜
根据多层膜光学干涉的原理,当光线照射到薄膜,在进入各膜层时由于各膜层的光 学性质不一样使得有些光相干相长,有些光相干相消,随着观察者视角的变化薄膜呈现 不同的颜色。早在 1973 年加拿大国家研究院的 J.A.Dob-railski 等人就预见了变色薄 膜在防伪领域中的应用前景,并于 1987 年首次应用于 50 圆的货币上。稍后美国人也研 制出有金色变到绿色的全介质变色薄膜。再以后又有人与瑞士 SICPA 公司合作将变色薄 膜作为颜料掺入到油墨中,研制成光变色油墨。现在许多国家的护照、签证和货币上都 用上了光变色油墨。 光变色薄膜的光变色功能来自于多层膜的复合特性,光变色效果与组成该薄膜的各 膜层的材料性质、厚度以及膜层之间的组合有关。薄膜多采用金属膜与金属氧化物介质 组合,用物理方法(如热蒸发、电子束或离子镀、磁控溅射等)镀制薄膜。金属氧化物 介质膜用物理方法镀制质量控制比较困难,效率低,成本也比较高。同济大学课题组用 气凝胶或有机材料替代金属氧化物,材料性能稳定,可进行大面积快速涂膜,效率大大 提高,成本也很低。
同济大学
2021-04-11
变储能建筑
材料
相变储能建筑材料是一种新型建筑节能功能材料,利用相变储能材料可以使传统能 源和可再生能源在时间和地点上进行流转,自动优化能源供应和需求之间的匹配,属于 智能能源概念,在建筑中应用这种材料可以显著提高建筑物的能源利用效率。其应用方 式主要有两种。 一为通过相变储能建筑材料提高建筑物对太阳能等可再生能源的利用率,降低建筑 物对传统能源的消耗。冬季,太阳能热丰富的时间为晴天和白天,而我们对太阳能热需 求的时间是晚上和阴天,二者之间存在明显的时间不匹配性。利用相变储能建筑材料蓄 存白天和晴好天气时的太阳能,在夜间或阴天将蓄存的太阳热释放出来,使得建筑物利 用太阳能的时间从白天和晴天延长到夜间和阴天,提高建筑物利用太阳能的量。 第二种方式为利用相变储能建筑材料开发电力峰谷差“绿色能源”。在盛夏或严寒时 节,空调或其它取暖设备往往集中使用,造成电力紧张,供不应求,而在其它时段又出 现电力过剩的现象,出现所谓的电力峰谷现象。为消除峰谷现象,电力公司将峰时电价 定为谷时电价的数倍,以鼓励电力用户多使用谷时电。在电力需求的波谷时段,可采用 相变储能复合材料蓄存由空调或制热设备产生的冷量和热量,用于电力波峰时段,降低 空调等设备在波峰时段的用电强度,可从用户侧的角度减小电力峰谷差,实现节电、节 能和节约资源的效果。 此外,相变储能建筑材料还可提高建筑物的热稳定性和热惰性,减缓建筑物室内的 温度波动,在提高室内热舒适度的同时,降低空调制冷或加热设施的启、停频率和运行 时间,并达到降低建筑能耗的目的。
同济大学
2021-04-11
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