小規(guī)模能量收集可能是為小型電路供電的有吸引力且可行的選擇。它是“免費(fèi)的”或接近免費(fèi)的，這是一個(gè)引人注目的場(chǎng)景。結(jié)果，出現(xiàn)了許多有趣的收獲相關(guān)項(xiàng)目，通常由大學(xué)完成，因?yàn)樯虡I(yè)可能性在很遠(yuǎn)的未來(lái)（如果有的話），在尋找額外資助時(shí)，收獲是一個(gè)很好的話題。

在過(guò)去一年左右的時(shí)間里，我看到了許多有趣的能量收集研究項(xiàng)目。除了基于可用光或壓電效應(yīng)的一些預(yù)期之外，還有一些突出的：

生銹： 西北大學(xué)的一組研究人員（在加州理工學(xué)院的支持下）開發(fā)了一種防銹涂層，可用于通過(guò)鹽水流動(dòng)發(fā)電，轉(zhuǎn)換流動(dòng)液滴的動(dòng)能，從而交替鹽度梯度。這不是標(biāo)準(zhǔn)的“剛剛發(fā)生”的銹蝕：他們使用物理氣相沉積 (PVD)，首先將固體鐵轉(zhuǎn)化為氣體，然后將蒸汽冷凝到玻璃表面，形成 10 到 30 納米厚的鐵層；然后在空氣中自發(fā)形成 2 納米氧化層，然后停止生長(zhǎng) 。

木材： 馬里蘭大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)改造了木材，因此它可以使用低溫值來(lái)有效地產(chǎn)生離子電壓。為了生產(chǎn)基于纖維素的膜，他們化學(xué)提取木質(zhì)素并從木材中溶解半纖維素。在這種處理之后，自然排列的纖維素納米纖維是木材結(jié)構(gòu)的剩余成分 。

接下來(lái)，他們?cè)诶w維素膜中注入基于 NaOH（鈉）的電解質(zhì)，以構(gòu)建對(duì)齊管的納米流體離子導(dǎo)體，然后將其夾在兩個(gè)鉑電極之間進(jìn)行測(cè)試。他們能夠產(chǎn)生差熱電壓，熱梯度比（類似于塞貝克熱電系數(shù)）為 24 mV/K。這項(xiàng)工作在他們發(fā)表在《自然材料》雜志上的論文“具有高差分熱電壓的纖維素離子導(dǎo)體用于低級(jí)熱收集”中進(jìn)行了介紹（在付費(fèi)墻后面，但可以在此處獲得開放獲取的副本 ）；還有大量已發(fā)布的 補(bǔ)充信息。

紡織品： 新加坡南洋理工大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種織物，該織物可用作可清洗、皮膚接觸驅(qū)動(dòng)的基于紡織品的摩擦納米發(fā)電機(jī) (TENG)，將身體運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為有用的電能 。正如他們?cè)?Nature 上發(fā)表的論文中所詳述的那樣，“ Skin-touch-actuated Textile-based triboelectric nanogenerator with blackphosphonic for耐用生物力學(xué)能量收集”，他們使用聚合物和黑色磷光體的各種組合來(lái)嵌入一個(gè)收集器來(lái)創(chuàng)建一個(gè) TENG，它克服了以前的 TENG 方法的缺陷，需要一種不舒服的橡膠狀材料作為基材。

他們的原型在大約 0.48 到 1.1 μA/cm2 的情況下開發(fā)了大約 250 到 880 V 的輸出，這是用手用很小的力 (~5 N) 和低頻 (~4 Hz) 觸摸的結(jié)果，足以為一個(gè)小燈供電。發(fā)光二極管和數(shù)字手表。

熱輻射： 加州大學(xué)洛杉磯分校/斯坦福大學(xué)的一項(xiàng)研究證明了一種從寒冷、黑暗的夜空中捕獲少量能量的低成本、簡(jiǎn)單且可靠的方法。研究人員采用了輻射天空冷卻，即面向天空的表面將熱量作為熱輻射釋放到空氣中；其中一些熱能最終會(huì)上升到高層大氣，然后進(jìn)入較冷的太空。

這里使用的收集技術(shù)利用溫差并從周圍空氣中捕獲一些熱量，否則這些熱量會(huì)上升到天空中。他們的安排使用了一個(gè)聚苯乙烯外殼，外殼覆蓋著鍍鋁聚酯薄膜（以最大限度地減少熱輻射）并由紅外透明防風(fēng)罩保護(hù) （圖 4）。研究人員使用一面涂成黑色并面向天空的鋁盤來(lái)散發(fā)周圍空氣散發(fā)的熱量。安裝在鋁塊上的熱電發(fā)電機(jī)（TEG）——在磁盤下方有額外的散熱器用于冷卻——將熱量轉(zhuǎn)化為電能。

收集的電量很小，約為 25 mW/m2，但該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在輻射冷卻效果更強(qiáng)的炎熱干燥氣候中，他們可以將其增加 20 倍至約 0.5 W/m2。雖然電量可以點(diǎn)亮一個(gè)小型 LED，但它可以對(duì)電池或超級(jí)電容器進(jìn)行涓流充電。他們?cè)?Joule 上發(fā)表的論文“從黑暗中產(chǎn)生光”中詳細(xì)介紹了他們的工作。

這些和其他調(diào)查所顯示的創(chuàng)造力和創(chuàng)新給您留下了深刻的印象。誰(shuí)知道從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看哪些是可行的，無(wú)論是廣泛使用還是高度選擇性的。