埃尼奖得主王中林谈蓝色海洋能源：未来成本预计比光伏风电低

“怎样可以形成革命性、颠覆性的技术，我们用的是蓝色能源这个概念。风能、光伏等可再生能源最大的问题是不稳定，但海洋能源中的水波能非常稳定，只需一点水波，就能发电，且昼夜不停。”11月2日上午，2018年埃尼奖得主王中林在“世界顶尖科学家：碳大会·未来能源发展”论坛上，描绘了一个“蓝色能源梦”。

王中林介绍，“蓝色能源梦”，即通过摩擦纳米发电机技术采集低频信号,将微小的机械能转化为电能。这项技术最具想象力的应用场景是在海洋，海洋占地球面积约71%，且海洋波动能不分昼夜、不分天气、不挤占陆地面积，是一种环保且可持续的能源。

“蓝色海洋能源的成本预算比所有的太阳能、风能都低。”王中林对澎湃新闻（www.thepaper.cn）记者表示，蓝色海洋能源的目标是通过物联网、传感网络和大数据，实现分布式能源的布局。以前大家都是谈大飓风发电，但摩擦发电机需要的是微风和慢波，发电一次可以形成不同周期的使用。

王中林算了一笔账，从理论上对输出功率进行评估，以山东省16万平方公里的海域面积为例，假设水深是一米，在蓝色海洋能源构想下能实现2TW的总发电量。山东省海域面积仅占全球海洋面积的万分之四，蓝色海洋能源还有巨大的潜力，且这个过程完全无碳产生。

但任何一种新兴能源从实验室走向产业化、规模化都要经历诸多环节的协调推进，王中林表示，蓝色海洋能源的实现还需要政府、企业更多地介入推动。

“对于今天的人工智能而言，每一个人都有自己的大数据，你可以形成自己的能量来源，你可以给自己供能。”王中林在自驱动传感方面也提出了自己的畅想，并分享了自己的研究成果。

王中林表示，人类的能量也可以进行捕获。通过三维正交编织，在生物和化学结合下，用微风实现自供电，风速可低到4.5米/秒，然后通过433兆赫的无线电传输，每18分钟可以获得发动一次的监控数据。这种风电驱动的自动供电系统，可以实现便携式的使用，且任何动作都可捕获到。

自供能系统背后离不开能量收集器。自充电可持续供能的摩擦纳米发电机（TENG）就是一类新兴的能量收集器件，依据接触起电和静电感应的耦合作用原理，TENG能够将机械能转化为电能。TENG的低廉、高效、环保的特征和普遍适用性使其在小规模的机械能收集和大规模的能源发电方面具有广阔前景。

传统TENG需要直接接触和充分摩擦以产生更多的摩擦电荷和实现更高的输出功率密度，但长期运行后可能导致严重磨损，降低设备寿命周期。

王中林院士和中国科学院北京纳米能源与系统研究所蒋涛研究员等共同设计并制造了一种改进的旋转摩擦电纳米发电机（TENG），该发电机采用分段结构的兔毛基软接触（SCR-TENG）收集低速风能。

采用的软生兔毛具有优异的摩擦带电性能，有利于降低摩擦阻力，延长器件寿命。在480000次循环后，电介质膜表面未观察到明显磨损，转移电荷没有明显衰减，机械能到电能的转换效率达15.4%。

摩擦纳米发电机的应用领域非常广泛，包括自动充电电池、应急系统、氯的过滤、水波发电、生物传感器、机器人、触摸板、电子皮肤、可植入的医疗设备等。

王中林介绍，我们需要变革性的技术来生成能源，但是我们还需要新的储能方式、新的能源管理方式，需要不同的系统相互合作，才可以形成可再生能源系统。

“实现‘双碳’是全球的目标，科学没有国界，我们需要各国合作来解决人类面临的问题。”王中林对澎湃新闻记者表示，在这次顶尖科学家论坛上，和不同领域的科学家一起交流，有助于为纳米能源的发展打开新思路。纳米能源的能源回收材料、化学物等，涉及物理、化学、工程机械、电子工程、生物环境多个学科，这是个需要全面交叉解决的大问题。

王中林是国际公认的纳米科学与技术领域的领军型科学家、“纳米发电机之父”，发明了压电纳米发电机、摩擦纳米发电机和自驱动纳米系统技术，实现了把散落在环境中的低频机械能收集转化为电能，为微纳电子系统发展和物联网、传感网络实现能源自给和自驱动提供了新途径。