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美媒:科學(xué)家發(fā)明可穿戴發(fā)電機(jī) 利用尿液供電
美媒稱,日前,一雙嵌入了微生物燃料電池(MFC)的襪子成功為一臺無線發(fā)射器提供了動力,并向一臺個人電腦發(fā)射了信號。這種MFC以尿液為燃料,靠穿戴者行走帶動循環(huán)。這是 依靠基于MFC技術(shù)的可穿戴發(fā)電機(jī)提供動力的自給式發(fā)電系統(tǒng)。
據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站12月11日報道,有關(guān)這項(xiàng)研究成果的科技論文發(fā)表在美國《生物靈感和仿生學(xué)》雙月刊上。
論文稱,這項(xiàng)試驗(yàn)是由英國西英格蘭大學(xué)布里斯托爾生物能源中心的揚(yáng)尼斯·耶羅普洛斯教授帶領(lǐng)的。
報道稱,襪子中嵌入的柔軟MFC以新鮮尿液為燃料,依靠穿戴者的行走來發(fā)電。通常來講,續(xù)流MFC依靠一臺主電動泵來讓尿液在電池中循環(huán),不過本項(xiàng)試驗(yàn)完全依靠的是人體運(yùn)動。該試驗(yàn)使用的手動泵類似于簡單的魚循環(huán)系統(tǒng),行走動作可以使尿液在MFC中循環(huán)并發(fā)電。安裝在腳后跟下的軟管可以借由行走動作確保頻繁的液體推挽。這一可穿戴MFC系統(tǒng)成功地為一塊無線傳輸板供電,使其每兩分鐘向由個人電腦控制的接收模塊發(fā)射一條信息。
耶羅普洛斯說:“我們此前曾用以尿液為燃料的MFC為一部供電,這次想看一下我們是否能用可穿戴技術(shù)復(fù)制這一成功。我們同樣想讓這一系統(tǒng)做到完全自給,僅靠人力供電——尿液作為燃料、腳部運(yùn)動作為泵?!?



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一起回望柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)展史
現(xiàn)代柴油機(jī)是在德國機(jī)械工程師狄塞爾發(fā)明的柴油機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,1892年,德國機(jī)械工程師狄塞爾取得了柴油發(fā)電機(jī)壓縮點(diǎn)火的 。他的做法是以提高發(fā)動機(jī)的壓縮比來提高熱效率,利用壓縮氣體的高溫來點(diǎn)燃進(jìn)入汽缸的燃料,這樣做的好處是不但省去了點(diǎn)火裝置和汽化器,而且可以使用比柴油價格更低的柴油做燃料。
狄塞爾經(jīng)過了5年的實(shí)驗(yàn),在1897年制成了 臺具有實(shí)用價值的壓縮點(diǎn)火柴油發(fā)電機(jī),即壓燃式柴油機(jī)。與以前的柴油發(fā)電機(jī)相比,它延長了汽缸內(nèi)氣體的壓縮過程,大大提高了壓縮終了時氣體的壓力和溫度,實(shí)現(xiàn)了不用點(diǎn)火系統(tǒng)而使柴油自動點(diǎn)火燃燒的功能。狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動機(jī)能將35%的燃料潛能轉(zhuǎn)變成動力而當(dāng)時有效的柴油發(fā)動機(jī)也只能將28%的燃料潛能轉(zhuǎn)變成動力,這是柴油發(fā)電機(jī)技術(shù)第二次革命性的突破。但是,當(dāng)時狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動機(jī)存在著很多的缺點(diǎn),比如重量重、噪聲大、冒黑煙,排出的大量廢氣會對環(huán)境影響很大,而且噴油泵還不完善,從而嚴(yán)重限制和影響了柴油機(jī)的衄??梢哉f,狄塞爾先生生前只看到發(fā)動機(jī)的成功的開端,卻沒有看到柴油機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展,沒有看到柴油機(jī)的廣泛應(yīng)用。
據(jù)資料記載,柴油機(jī)技術(shù)在1914年以前發(fā)展比緩慢,在 次世界期間,由于戰(zhàn)爭的需要柴油發(fā)動機(jī)開始大量生產(chǎn),用于軍事目的。柴油發(fā)動機(jī)柴油發(fā)電的發(fā)展史真正得到廣泛應(yīng)用是在1950年左右。早期的柴油機(jī)都是四沖程的,1899年德國工程師雨果.古爾德納制造出了二沖程柴油發(fā)動機(jī),他把當(dāng)時采用相同缸徑的四沖程柴油機(jī)的功率提高了60%~80%。二沖程柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單,造價低廉,但其燃油和潤滑油的消耗量較高、冷卻比較困難、耐用性較差,而且很難制造出功率較大的發(fā)動機(jī),所以至今實(shí)際使用的功率比較大的柴油機(jī)都是四沖程的。
世界上 臺發(fā)電機(jī)是1831年由英國的物理學(xué)家邁克爾·法拉第發(fā)明的。當(dāng)時法拉第在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)磁鐵在線圈中移動時,線圈會產(chǎn)生電流,即今天我們大家所熟知的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久,便利用電磁感應(yīng)原理發(fā)明了世界上 臺發(fā)電機(jī),即法拉第圓盤發(fā)電機(jī)。這臺發(fā)電機(jī)的構(gòu)造與現(xiàn)代的發(fā)電機(jī)不同,在磁場中轉(zhuǎn)動的不是線圈,而是一個用紫銅做的圓盤。圓心處固定一個搖柄,圓盤的邊緣和圓心處各與一個黃銅電刷緊貼,用導(dǎo)線把電刷與電流表連接起來;紫銅圓盤放置在馬蹄形磁鐵的磁場中。當(dāng)法拉第轉(zhuǎn)動搖柄使紫銅圓盤旋轉(zhuǎn)起來的時候,電流表的指針偏向一邊,這說明電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流。這就是法拉第試制出的世界上 臺發(fā)電機(jī)。當(dāng)年法拉第曾在英國皇家學(xué)會上表演他的發(fā)電機(jī)。當(dāng)時,有一位貴夫人問法拉第:“這玩藝兒有什么用呢?”法拉第非常有禮貌地回答道:“夫人,新生的嬰兒又有什么用處呢?”這一絕妙的回答受到大家的交口稱贊。
當(dāng)拉第發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)雖然非常簡單,它產(chǎn)生的電流甚至不能讓一只小燈泡發(fā)光,但是,這是世界上 臺發(fā)電機(jī),是它首先向人類揭開了機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的序幕。后來,人們在此基礎(chǔ)上將馬蹄形 磁鐵改為能產(chǎn)生強(qiáng)大磁場的電磁鐵,用多股導(dǎo)線繞制的線框代替紫銅圓盤,對電刷也進(jìn)行了改進(jìn),終于制成了功率的可供實(shí)用的發(fā)電機(jī)。目前,即使功率為IGW、10GW的特大型發(fā)電機(jī),也是根據(jù)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的基本原理一電磁感應(yīng)原理制成的。
1866年,德國的電工學(xué)家、實(shí)業(yè)家恩斯脫.韋爾納·馮·西門子在法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上研制出自激勵式發(fā)電機(jī),1870年,比利時的Z·T·克拉姆又研制出了自激勵式直流發(fā)電機(jī)。在經(jīng)過不斷改進(jìn)之后,電機(jī)技術(shù)已經(jīng)走向成熟,1877年真正實(shí)用的發(fā)電機(jī)開始進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段。
100多年過去了,正是這簡陋、不成熟、像初生嬰兒一樣的圓盤發(fā)電機(jī)人類帶入了電氣時代,為人類利用電能做出了重大貢獻(xiàn)。
21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛躍發(fā)展的時代,特別是電腦技術(shù)等高科技成果在柴發(fā)電機(jī)組上的應(yīng)用,使柴油發(fā)電機(jī)組有了更廣闊的發(fā)展前景。以柴油機(jī)為動力用的柴油發(fā)電機(jī)組己經(jīng)是通信等企業(yè)必不可少的重要設(shè)備。


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在真實(shí)的生命里,每樁偉業(yè)都由信心開始,并由信心跨出 步。幽靜的夜,一把把搖椅、小板凳便不約而同地排列在了家家戶戶門前,人們有的嗑著瓜子,有的織著毛衣,邊侃著家常,聊著生活,賞著月兒,悠然自得。
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