中國儲能網(wǎng)訊：對可持續(xù)能源的日益增長的需求導(dǎo)致了對利用自然力量的探索，其中一項很有前途的技術(shù)是壓電能量（piezoelectric energy）采集，將機械振動轉(zhuǎn)化為電能。這一技術(shù)有可能徹底改變我們?yōu)樵O(shè)備供電的方式，減少對化石能源的依賴。
壓電，一個源自希臘語“piezein”的術(shù)語，本意是“印刷”，最早由法國物理學(xué)家雅克和皮埃爾·居里于1880年發(fā)現(xiàn)。他們觀察到，某些材料如石英和羅謝爾鹽，在受到機械應(yīng)力時會產(chǎn)生電荷。壓電材料的這種獨特特性使它們能夠通過機械振動發(fā)電，例如聲波、運動或壓力產(chǎn)生的振動。
壓電能量采集背后的科學(xué)在于材料的原子結(jié)構(gòu)。壓電材料具有不對稱單元的晶體結(jié)構(gòu)，可在晶格內(nèi)產(chǎn)生正負電荷的分離。當(dāng)受到機械應(yīng)力時，晶格發(fā)生變形，導(dǎo)致電荷移動并產(chǎn)生電勢，然后可以利用這種勢能轉(zhuǎn)化為可用電力。壓電能量采集的主要優(yōu)點之一是能夠從較寬范圍的振動頻率中產(chǎn)生功率，可為小型電子設(shè)備供電或為大型電網(wǎng)供電。此外，壓電材料非常耐用，可以承受惡劣的環(huán)境條件，非常適合在偏遠或人跡罕至的地方使用。
壓電能量采集的潛在應(yīng)用是廣泛而多樣的。例如，在可穿戴技術(shù)領(lǐng)域，壓電材料可以集成到衣物或配飾件中，通過穿著者的動作產(chǎn)生電力。這可以用于為智能手機、健身追蹤器或醫(yī)療傳感器等設(shè)備供電，減少對電池的需求，使設(shè)備更環(huán)保。
另一個有前景的應(yīng)用是在運輸領(lǐng)域。壓電材料可以嵌入路面、鐵軌或機場跑道，以捕捉車輛產(chǎn)生的機械振動并將其轉(zhuǎn)化為電能。然后，這些能源可以用于為路燈、交通信號燈甚至電動汽車供電，從而減少交通部門的總體碳足跡。
在可再生能源領(lǐng)域，壓電材料可以用來提高現(xiàn)有技術(shù)的效率。例如，它們可以被嵌入風(fēng)力渦輪機或波浪能轉(zhuǎn)換器中，以捕捉風(fēng)或波浪產(chǎn)生的振動，并將其轉(zhuǎn)換為額外的電力。這可以顯著提高這些可再生能源系統(tǒng)的總體產(chǎn)出，有助于實現(xiàn)更可持續(xù)的能源組合。
盡管壓電能量采集具有巨大的潛力，但在被廣泛采用之前，仍有許多挑戰(zhàn)需要克服。主要障礙之一是當(dāng)前壓電材料的功率輸出相對較低，這限制了它們在高功率場景中的適用性。然而，正在進行的研究集中在開發(fā)新材料和優(yōu)化其性能，以提高其能量轉(zhuǎn)換效率。隨著該領(lǐng)域的研究和開發(fā)不斷推進，我們預(yù)計會看到越來越多的應(yīng)用利用這一創(chuàng)新技術(shù)減少我們對化石能源的依賴，為更綠色的未來做出貢獻。
