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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
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
高容量、低成本锂离子电池用硅-碳负极材料
新能源汽车的迅猛发展,为动力电池产业提供了万亿级的市场容量,到 2020 年底,城市公交、出租车及城市配送等领域新能源车保有量达 60 万辆。目前使 用的石墨类伏击材料容量低,无法满足高能量密度的需求。该项目通过为动力电 池厂商提供高性能硅碳负极及其他负极材料,以提高纯电动汽车的续航里程 2 倍以上。硅负极材料具有极高的理论容量(~4200 mAh/g),其容量是现有商业化 的石墨负极的 10 多倍。但其充放电过程中产生的大体积膨胀(~400%)会严重影响 其循环寿命。我们团队经过数年研究,提出“清矽硅碳”使普通微米硅粉进行包 覆“均匀+可控”功能层的工艺过程实现“性能+成本”的最优产业升级。美国能 源部高度评价了该项研究成果(2015 年仅有 2 项研究成果受此殊荣)。
西安交通大学 2021-04-10
第三代高效太阳能电池的研发
能源日益紧缺、污染日益严重、气候剧变,人类面临空前的能源危机和环境危机,人们认识到能源供应也必须走可持续发展的道路。在可再生能源中,光伏发电具有独特优势和机遇。它是利用量子力学原理,直接将太阳光能转化为电能,具有高效、无污染、取之不尽、应用灵活、性能可靠等优势。虽然光伏发电已有很大进展,但作为主要能源还有较远距离,其主要原因是太阳能电池的价格仍然较高、光电转换效率还不够高。所以降低成本,提高光电转换效率依然是发展光伏发电的永恒课题。太阳能电池已经历三代的发展。然而,第一代晶硅太阳能电池耗材太多,进一步降低成本的空间已很少;目前第二代薄膜太阳能电池因电池效率较低、稳定性差等问题,严重限制了其推广。新概念第三代高效太阳能电池是继晶硅和薄膜太阳能电池之后发展的新型太阳能电池,采用不同于常规太阳能电池的材料和工作原理,达到高效、低成本、高可靠的目的,已引起科研界极大兴趣,并已成为研发热点。
厦门大学 2021-04-11
第三代高效太阳能电池的研发
"能源日益紧缺、污染日益严重、气候剧变,人类面临空前的能源危机和环境危机,人们认识到能源供应也必须走可持续发展的道路。在可再生能源中,光伏发电具有独特优势和机遇。它是利用量子力学原理,直接将太阳光能转化为电能,具有高效、无污染、取之不尽、应用灵活、性能可靠等优势。虽然光伏发电已有很大进展,但作为主要能源还有较远距离,其主要原因是太阳能电池的价格仍然较高、光电转换效率还不够高。所以降低成本,提高光电转换效率依然是发展光伏发电的永恒课题。 太阳能电池已经历三代的发展。然而,第一代晶硅太阳能电池耗材太多,进一步降低成本的空间已很少;目前第二代薄膜太阳能电池因电池效率较低、稳定性差等问题,严重限制了其推广。新概念第三代高效太阳能电池是继晶硅和薄膜太阳能电池之后发展的新型太阳能电池,采用不同于常规太阳能电池的材料和工作原理,达到高效、低成本、高可靠的目的,已引起科研界极大兴趣,并已成为研发热点。 "
厦门大学 2021-04-10
超薄石墨片作衬底的碲化镉太阳电池
超薄石墨片作衬底的碲化镉太阳电池,属于新能源材料与器件领域。本发明 采用柔性超薄石墨片作为衬底材料,在石墨片上溅射一层铜,进行热处理。铜 扩散进入石墨形成掺铜石墨片。在掺铜石墨片上沉积一层碲,再沉积碲化镉并 进行退火处理。在碲化镉的沉积及退火处理过程中,在石墨片和碲化镉之间形 成重掺杂的CuxTe层而实现柔性石墨衬底与碲化镉之间的欧姆接触。然后依次 沉积硫化镉、透明导电薄膜和栅状铝电极获得柔性碲化镉薄膜太阳电池。本发 明解决了制备高效柔性碲化镉电池所需的较高工艺温度与常规柔性衬底耐受温 度低的矛盾。
四川大学 2021-04-11
一种机械叠层ALSB/CIS薄膜太阳电池
一种机械叠层ALSB/CIS薄膜太阳电池,属于一种半导体薄膜太阳电池的结构设计,它是由ALSB顶电池机械叠合在CIS底电池上而成的双结四端薄膜太阳电池。其中ALSB顶电池,指的是在CORNING 7459玻璃上先沉积N型掺铝氧化锌导电层,然后沉积氧化锌高阻层,再沉积硫化镉缓冲层,随后沉积锑化铝吸收层以及碳纳米管涂层作为透明导电层,最后,沉积镍/铝栅线而制成的太阳电池;而CIS底电池,指的是在SODA LIME玻璃上沉积钼,然后沉积吸收层硒铟铜,再沉积缓冲层硫化镉,随后沉积高阻氧化锌和掺铝氧化锌,最后沉积与顶电池相同形状和大小的镍/铝栅线而制成的太阳电池。采用上述结构的叠层电池,可以选择性地吸收和转化太阳光谱的不同区域的能量,扩展光谱响应的范围,有效地提高薄膜太阳电池的转换效率。
四川大学 2021-04-11
关于非铅钙钛矿太阳能电池的研究
首次制备出了基于非铅双钙钛矿Cs2AgBiBr6的高质量薄膜及其太阳能电池。对于传统的铅基钙钛矿材料,其结构为APbX3, 如果用一个一价金属和三价金属来代替两个铅,即可形成结构式为A2M+M3+X6的双钙钛矿,又名冰晶石。双钙钛矿是一个非常庞大的家族,理论计算可以形成这种组合的有超过9000种,目前有350种已经被合成。根据计算,有11材料有潜力用于光伏器件。目前已经被合成的有5种左右,但是鲜有双钙钛矿电池报到。其主要原因在于很难制备高质量的双钙钛矿薄膜。通过自己搭建的低压辅助设备首次制备出了高质量的双钙钛矿Cs2AgBiBr6薄膜,研究发现,该薄膜的热稳定性远远好于传统的铅基有机-无机杂化钙钛矿材料。将其用做吸光层,制备出了平面异质结太阳能电池。基于该薄膜的电池在空气中有很好的稳定性,对于无空穴传输层的器件在空气中放置超过4个月其效率没有衰减。说明双钙钛矿在太阳能电池的应用中有非常大的潜力。相关成果发表在《Advanced Science》 (The Dawn of Lead-Free Perovskite Solar Cell: Highly Stable Double Perovskite Cs2AgBiBr6 Film, Adv. Sci. 2018, 5(3), 1700759)。
北京大学 2021-04-11
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