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新电能“大秀场”

2014-11-14妙妙猫

少年科学 2014年10期
关键词:重物木马高空

妙妙猫

电能,在我们生活中不可或缺。在科学技术日益发展的今天,新奇的发电手段让我们大开眼界。它们到底是怎样“诞生”的?应用前景又如何呢?我们一起来探个究竟吧!

风筝发电

五颜六色的风筝飘在空中,格外引人注目。但你有没有想过,飞翔于天际中的风筝也可以用来发电呢?意大利一家科技公司就推出了旋转木马风筝发电的系统。

那么,你可能会好奇地问:“风筝到底是如何发电的呢?”旋转木马风筝发电系统主要由高空的风筝和地面的发电设备两部分组成。高空的风筝和地面的风力涡轮机相连,并通过安装在发电设备上的航空感应器来控制风筝旋转的方向和路径。系统运转的时候,把旋转的12组风筝放到2000米的高空收集风力,来牵引位于地面的外形酷似旋转木马的大转盘进行发电。主设计师马西莫·伊波利托介绍,灵感来源于他所热衷的一项运动—风筝冲浪。牵引冲浪所用的风筝重量轻、升空能力高、抗风力超强,正与所设计的风筝发电机类似。

与传统风力涡轮机相比,风筝发电机能够从高空获得更稳定的风能,且风筝飞行的高度越高,所获得的平均风速就越大。此外,伊波利托表示:“这个旋转木马还可以设计得更大一些,不必担心动力问题。”也就是说,若选用更大尺寸的转盘和配备更多组风筝,还将收集到更多的电能。

除了在蔚蓝的高空中,可以有效地利用高空拖曳风筝发电,在深深的海底风筝依旧可以发挥它的发电潜能。瑞典有家公司研制出了一款能在水中发电的“水下风筝”。

“水下风筝”主要依靠自身配备的涡轮发电机供给电能。当“水下风筝”被置于海底,涡轮发电机便可有效地吸收到潮汐所产生出的能量。为了使得“水下风筝”能够在海里发电,设计者还为其配备了能够作为牵引电缆的绳链,并使“水下风筝”在海水中的高速运转轨迹呈“8”字形,从而获取更多的电能量。

植物发电

绿意盎然的植物美化了环境,让我们尽情感受到四季的美好。告诉你,形态各异的植物也可以当成发电的好帮手。利用植物的独特构造和成分,创造出足够的电能将不再是一番空谈。

植物是如何产生电流的呢?

你可能会想,静止在阳光下的植物是怎么产生电流的呢?植物之所以能够发电,还要归功于植物体内的叶绿素。当植物进行光合作用时,叶绿素不但能够将自身所获取的水分分解成氢和氧,而更重要的是,还可以将氢分解为带有电荷的氢离子和带有负电荷的电子。而这时候,一股电流也会在植物体内产生了。正是植物光合作用时的这般神奇,科学家们也就提出了将其所能产生的电流积累起来的设想。

对于植物叶绿素能够发电的这一设想,日本科学家进行了一个实验,他们将从菠菜中提取的叶绿素与卵磷脂混合,并制成“透明电池”。研究表明,叶绿素的确能在太阳光照射时,产生出一定的电量。但研究人员也发现,利用太阳能发电的植物如果一旦离开了原先的生存环境就很难有效地吸收太阳能的光效。为此,英国剑桥大学的研究人员开始尝试着在蕨类等植物盆栽中放置一些电极,从而搜集到蕨类植物中的叶绿素在进行光合作用时所产生的电量,不再受植物所处环境的局限。特别在阳光充足的时候,一盆直径约一米的蕨类植物产生近一度电。而除了利用对土壤等自然环境要求低的蕨类植物外,研究人员还发现,苔藓类植物和藻类植物也可以用在“生物光伏发电”技术上,让叶绿素吸收太阳能的优势充分发挥出来,并逐步取代传统的太阳能电池,改善偏远地区的供电情况,也让更多的城市居民享受到植物发电的乐趣。

地心引力发电

在非洲一些最贫困地区,能使用到普通的电能也是一种遥不可及的奢望。一家来自英国的设计团队推出的一款“重力灯”,将为大部分夜晚仍生活在黑暗之中的人群带来光明。

重力灯是怎样发电的呢?如果你仔细观察这款重力灯,会发现在它的内外部竟没有电池和充电端口,也就是说重力灯发电主要依靠地球的引力作用。重力灯的使用方式也十分简单,使用者仅需将悬挂在绳子末端的重物提至顶端,重力灯就能够把重物向下滑落的重力势能转化为电能。重力灯一次可以持续供电约30分钟,然后则需要再次将重物悬挂起来。为此,设计人员在灯内配置了发动机,借助发动机的运转可以减慢重物降落的时间。更神奇的是,由重力灯所产生的电能还可以给收音机、手机等设备供电。

同煤油灯等照明设备比起来,重力灯更清洁和方便。为了更好地让贫困地区居民感受到重力灯的种种优势,设计团队特意将重力灯的价格压缩到了5美元以内。随着重力灯的问世和推广,电能的获取也将变得更简易和快捷。

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