写的氮杂2011年7月20日
研究人员伦斯勒理工学院已经开发了一种从流动的水中获取能量的新方法。这一发现旨在促进自供电微传感器的开发，以实现更精确、更经济的石油勘探。
在Rensselaer教授Nikhil Koratkar的带领下，研究人员研究了水在涂有纳米材料石墨烯的表面上的流动是如何产生少量电能的。该研究小组展示了用0.03 × 0.015毫米的石墨烯薄片产生85纳米瓦的能量。
伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)的研究人员开发了一种从流动的水中获取能量的新方法。由伦斯勒教授Nikhil Koratkar领导的这项研究试图解释水在涂有纳米材料石墨烯的表面上的流动是如何产生少量电能的。使用一小片石墨烯涂层，如图中与金接触点相连的深蓝色补丁，研究小组展示了85纳米瓦的功率。
Koratkar表示，这种能量应该足以将其引入水或其他流体中的微小传感器，并将其泵入潜在的油井。由于注入的水通过地球上的天然发生的裂缝和裂缝移动，因此设备检测碳氢化合物的存在，可以帮助揭示油和天然气的隐藏口袋。只要水流在石墨烯涂覆的装置上，就应该能够提供可靠的功率来源。传感器需要将收集的数据和信息回到表面所必需的。
“由于传感器太小，因此不可能用传统的电池为这些微传感器供电。所以我们创造了一种石墨烯涂层，使我们能够从电动机部门捕获从水的运动中的能量。”机械部教授说，航空航天和核工程与卫星工程学院材料科学与工程系。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“虽然已经观察到碳纳米管的类似效果，但这是第一个与石墨烯的这种研究。石墨烯的能量收集能力至少是纳米管优于纳米管的数量级。此外，柔性石墨烯片的优点是它们几乎可以缠绕几乎任何几何形状或形状。“
这项名为“从石墨烯上的水流中获取能量”的研究的细节上周发表在《纳米快报》(Nano Letters)杂志的网上。这项研究也将发表在该杂志的未来印刷版上。在线版本可以在http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl2011559上查看
这是2010年3月先进能源联盟授予Koratkar小组的100万美元资助的第一份研究报告。
碳氢化合物勘探是一个昂贵的过程，需要在地下深处进行钻探，以发现石油或天然气的存在。Koratkar说，石油和天然气公司希望通过向新井和现有井发送大量的微型或纳米级传感器来加强这一过程。这些传感器将横向地穿过地球，通过泵入这些井的高压水，进入地表下的裂缝网络。石油公司将不再局限于垂直勘探，从传感器收集的数据将为这些公司提供更多的信息，以决定最佳钻探地点。
该团队的发现是实现这些自治微传感器的关键挑战的潜在解决方案，这需要自动支持。通过用石墨烯涂层覆盖微传感器，传感器可以随着水流过涂层而收获能量。
“我们将把石墨烯涂层包裹在传感器周围，它将充当作为纳米流体发电机的”智能皮肤“，”Koratkar表示。
石墨烯是一种单原子厚度的碳原子薄片，其排列方式就像一个铁链围栏。在这项研究中，Koratkar的团队使用了石墨烯，石墨烯是通过化学气相沉积在铜基片上生长，然后转移到二氧化硅上。研究人员创建了一个实验性的水洞装置，以测试水以不同的速度流过石墨烯时产生的能量。
除了物理上展示从石墨烯的小片段产生85纳瓦的能力，研究人员使用分子动力学模拟，以更好地了解这种现象的物理。他们发现水粘在水中存在于石墨烯的表面中。随着水通过石墨烯流动，水流与吸附氯离子层之间的摩擦力导致离子沿流动方向漂移。这些离子的运动沿着流动方向拖动石墨烯中存在的自由电荷 - 产生内部电流。
这意味着石墨烯涂层需要离子存在于水中才能正常工作。因此，石油勘探公司需要向注入油井的水中添加化学物质。Koratkar说，这是一个简单、廉价的解决方案。
对于该研究来说，Koratkar的团队还测试了从流过碳纳米管薄膜的水中收获的能量。然而，他说，能量产生和性能远低于使用石墨烯获得的能源。
在展望这项新技术未来的潜在应用时，Koratkar表示，他可以设想自供电的微型机器人或微型潜艇。另一种可能性是从船底的石墨烯涂层中获取能量。
与Koratkar共同撰写的论文包括:Rensselaer材料科学与工程系助理教授石云峰;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球伦斯勒机械工程研究生Prashant Dhiman和Fazel Yavari;伦斯勒物理研究生Mi Xi;还有普利克尔·阿加扬，莱斯大学的本杰明·m·和玛丽·格林伍德·安德森工程教授;以及莱斯大学研究生Hemtej Gullapalli。