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太陽能板實(shí)現(xiàn)自我清潔 更方便也更具效能
2023年11月22日 11:39:37
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：6768
太陽能是目前備受關(guān)注的可再生能源，背后是龐大的發(fā)展前景與市場(chǎng)吸引力。而支撐起太陽能應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)便是光伏電池。時(shí)至今日，隨著光伏電池的不斷發(fā)展，越來越多的太陽能發(fā)電基地被建設(shè)起來，甚至不少城市居民樓也開始嘗試鋪設(shè)太陽能電池來調(diào)節(jié)城市供電。能源發(fā)展整體呈現(xiàn)出積極向好的趨勢(shì)。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】太陽能是目前備受關(guān)注的可再生能源，背后是龐大的發(fā)展前景與市場(chǎng)吸引力。而支撐起太陽能應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)便是光伏電池。時(shí)至今日，隨著光伏電池的不斷發(fā)展，越來越多的太陽能發(fā)電基地被建設(shè)起來，甚至不少城市居民樓也開始嘗試鋪設(shè)太陽能電池來調(diào)節(jié)城市供電。能源發(fā)展整體呈現(xiàn)出積極向好的趨勢(shì)。
自然，這種趨勢(shì)背后也得益于光伏電池技術(shù)帶來的經(jīng)濟(jì)收益，但事實(shí)上，在實(shí)際使用的過程中，光伏電池的收益其實(shí)是遠(yuǎn)不及預(yù)期的。這一方面原因是溫度對(duì)光電效能的負(fù)面影響，目前還沒有好的解決辦法；另一方面原因就在于灰塵對(duì)于光伏電池持續(xù)性的影響。并且灰塵也很大程度的影響了太陽能在我國的普及。簡單來說，目前我國主要的光電產(chǎn)業(yè)都建設(shè)在空曠、光照充足且溫度相對(duì)合適的西部地區(qū)，但西部地區(qū)塵土飛揚(yáng)時(shí)常出現(xiàn)，整體環(huán)境有相對(duì)缺水，因此電池板的清潔成為了大問題。電池板蒙塵次數(shù)多次發(fā)生，發(fā)電效能下來了，太陽能利用率以及成本轉(zhuǎn)化率也就下來了。
不過這個(gè)問題最近可能就要被解決了，香港理工大學(xué)機(jī)械工程系教授王鉆開從昆蟲上獲得靈感，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)先進(jìn)制造學(xué)院團(tuán)隊(duì)合作，成功開發(fā)出一種能和光伏電池板結(jié)合的仿生機(jī)器人，有助于電池板實(shí)現(xiàn)自我清潔系統(tǒng)。
而提供靈感的昆蟲其實(shí)是我們熟悉的蜜蜂。根據(jù)相關(guān)報(bào)道介紹，王教授發(fā)現(xiàn)，盡管蜜蜂需要經(jīng)常與花粉花蜜接觸，并且也會(huì)像其他昆蟲那樣用前肢清理觸角，但卻很少會(huì)用口器來清理前肢。于是王教授及開始懷疑蜜蜂的前肢是不是存在特殊的自潔方式，并在高速攝影機(jī)的幫助下驗(yàn)證了這一點(diǎn)——蜜蜂清潔觸角的過程中，前肢上用于清理的部分會(huì)將粘在前肢上的顆粒彈開，并且非常迅速。
了解到這一點(diǎn)后，研究團(tuán)隊(duì)開始從蜜蜂前肢上類似“梳子”的部分著手，分析了其中結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了一些有趣的特點(diǎn)。報(bào)告中是這樣說的：“‘梳子’由很多梳毛組成，每根梳毛長約38微米，上面有跨越近兩個(gè)數(shù)量級(jí)的剛度梯度，其尖端是軟的，但到根部逐漸變硬。當(dāng)刷觸角時(shí)，‘梳子’彎曲變形儲(chǔ)存彈性能量，那些精妙的剛度梯度結(jié)構(gòu)可增大彈性能量的儲(chǔ)存，加速彈性能的釋放，縮短能量“爆發(fā)”的時(shí)間，產(chǎn)生并輸出更大的慣性力，以克服黏附力，將花粉和灰塵顆粒飛速彈出去”(資料來源:中國科學(xué)報(bào))。于是相關(guān)團(tuán)隊(duì)就開始嘗試，能否在宏觀層面上模仿這種結(jié)構(gòu)。
最終，在歷經(jīng)多次失敗后，他們終于成功實(shí)現(xiàn)了仿生剛度梯度彈射器，并以此作為基礎(chǔ)開發(fā)了自清潔機(jī)器人。更重要的是，這種機(jī)器人不僅僅可以作用于電池板，對(duì)于其他有清潔需求，但清潔難度高的戶外大型基礎(chǔ)設(shè)施，均可以使用，以起到防塵的目的。同時(shí)，相關(guān)的成果還有利于生物材料、功率調(diào)制以及能量轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的研究的進(jìn)一步開展。而這一切或許都要?dú)w功于自然界的神奇與科研團(tuán)隊(duì)的努力。
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