無接觸電力技術:無葉 Tesla 渦輪利用靜電生成可用電能

研究人員介紹了一種無接觸的電力生成方法,該方法僅使用實用的壓縮空氣和 Tesla 渦輪結構。此系統在 325 Hz 的頻率下實現了高達 800 V 和 2.5 A 的峰值輸出,無需額外的顆粒,利用靜電電荷和壓縮空氣的黏性力。研究人員透露,高電壓輸出有助於通過產生負離子來中和和收集灰塵及濕氣。研究團隊聲稱,這一綜合方法擴展了基於靜電的能量收集在工業應用中的實際潛力。

有報導指出,這一新系統的靈感來自於 Tesla 渦輪,這是一種於 1913 年由尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)專利的無葉片旋轉設計。與傳統的有角葉片渦輪不同,Tesla 的優雅設計利用黏性拖曳來旋轉光滑、緊密間隔的圓盤。空氣附著在圓盤表面,並在內螺旋運動中轉移動量。該設備將這一百年歷史的渦輪概念與現代的摩擦電材料相結合。它由一個旋轉圓盤組件、由對立材料製成的摩擦電層、軸承和壓克力外殼組成。壓縮空氣通過進氣口進入,形成高達 300 m/s 的高速旋轉流。這種氣流僅通過表面摩擦就能旋轉轉子。根據 Nanowerk 的報導,在 0.2 MPa 的壓力下,轉子達到每分鐘 8,472 轉的速度。

這項技術可為已經使用壓縮空氣的工業設施提供雙重解決方案。不僅可以發電,還可以幫助中和靜電,提高安全性和空氣品質。降低能源成本和提供更安全的環境的潛力相當可觀。回收壓縮空氣中的靜電電力的概念,長期以來一直是工業環境中的一個困擾,這種創新的方法能將廢物轉化為可用的能量,同時解決了一個重大的安全問題。這種舊(Tesla 渦輪)與新(摩擦電材料和現代電子技術)的結合,可能會徹底改變我們對日常工業過程中存在的力量的看法與利用。

壓縮空氣因其多樣性和效率而在工業環境中被廣泛使用。它為製造、汽車和機器人等行業的工具、機器和自動化過程提供動力。然而,隨著壓縮空氣在管道中傳輸,它通常攜帶微小的灰塵顆粒和水分子。當這些顆粒與管道的內表面碰撞時,會產生靜電荷。這一現象被稱為摩擦電效應,當材料在摩擦過程中獲得或失去電子時便會發生。尼古拉·特斯拉的無葉渦輪設計依賴於黏性拖曳,而不是傳統的葉片來生成旋轉運動。在傳統渦輪中,葉片的角度是為了偏轉流體流動並將動能轉換為機械功。而 Tesla 的設計則特徵是平滑、緊密間隔的圓盤,讓空氣或其他流體附著在圓盤表面,並在內螺旋運動中轉移動量。無葉片的設計使 Tesla 渦輪能以更少的運動部件運行,從而提高耐用性並減少機械磨損。

這項研究中描述的新技術展示了結合經典工程原則(如 Tesla 渦輪)與現代材料科學以解決長期工業挑戰的巨大潛力。通過捕捉和利用壓縮空氣中的靜電電力,這一系統提供了一種可持續的方法來產生電力,同時中和對安全構成風險的有害電荷。這樣做不僅可能徹底改變工業電力生成的方式,還能提高工業環境的整體安全性和效率。


Henderson
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Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。