塑料可以发电吗?
现在的塑料和塑料用品成千上万,人们已经司空见惯,但有一种塑料,目前可能绝大多数人都没有见过。这种塑料在太阳下一晒,就能发出电来,可充当电池。它和现在的太阳能电池的不同之处是便宜而方便,可以像壁纸一样卷起来携带。
其实,凡是一种新发明,都有它的背景。比如,现在市面上的太阳能电池并不少,在有些计算器上,钟表上就有用太阳能电池的,在北京紫竹院公园大门附近就有一个大的石英电子表,其中的电源就是太阳能电池。但这些太阳能电池都是用硅一类的半导体材料制造的,价钱比较贵。
美国麻省远景研究开发公司有一位太阳能专家阿尔文·马克斯,早就想发明一种便宜的太阳能电池,但一直没有找到合适的材料。自从有了导电塑料后,阿尔文茅塞顿开,因为塑料便宜。
阿尔文调查了目前美国最便宜的电力生产成本大约是每1瓦1.5美分,而如果用导电塑料薄膜制造太阳能电池,生产每1瓦电力只需1美分。原因是导电塑料膜的价钱比半导体硅太阳能材料便宜好几倍。
但导电塑料膜并不像开始想象的那么美好,它本身不管怎么暴晒,也难以当电池用。阿尔文最后明白了,要想将导电塑料制成太阳能电池,还要经过一些“手续”:最主要的是要事先把导电塑料浸到一种可以把太阳光线的能量转变成电荷的一种物质溶液中。这种溶液也是他经过无数次实验才找到的。据他说,这种溶液内有三种成分的分子。一种成分称为卟琳,它的作用是能捕获阳光中的能量;另一种成分称为苯醌,受阳光照射后,它就带负电荷;第三种成分受阳光照射后就带正电荷。这三种成分一起努力“并肩作战”,就能把太阳的光能变成为电能,方法有点类似植物用叶绿素捕获太阳能的过程,只是一个是把光变成电,一个是用光合作用变成有机物将能量储存起来。
导电塑料膜浸进了三种成分后,就具有了太阳能电池最主要的功能,但还要在导电塑料膜的两端安上两个电极,一个是正极,一个是负极,这样,展开的导电薄膜只要在太阳下一晒,正电荷就都跑到了正极上,而负电荷则都跑到了负极上。两个电极之间再用导线连接。就能产生电流。
(1)适于葡萄栽培的塑料大棚类型
①大型单栋式拱圆型大棚。这是我国北方广大地区应用较多的棚型。有圆拱形棚顶,抗风和负载能力较强,有较大的空间和跨度(高3米左右,宽8~12米),面积300~600米2(0.5~1.0亩),覆盖面积大。建材要求较低,造价低,薄膜易固定。宜南北延长,采光性能好,利于通风降温和棚顶排水。缺点是保温性能稍差,且棚内温度变化大。
②连栋式塑料大棚。由2个或2个以上的单栋塑料大棚连接而成。其优点是棚体大,覆盖面积大,保温性能好。缺点是不利于通风降温,两栋连接处易漏水。我国北方地区建造需要注意防止积雪,南方及多雨地区建造谨防排水不畅。
(2)塑料大棚的结构
依据建筑拱架材料将塑料温室主要分为3类:钢骨架大棚、竹木结构、新型建材(玻璃钢等)结构。由于竹木结构强度小,大棚多立杆、拱杆多且易变形、抗大风能力相对较差,不便于机械化作业,使用年限短(一般在3~4年),且需年年更换维修,以及竹竿粗、遮阴面积大等缺点,已逐步被淘汰,取而代之的是无立柱、便于操作、结构牢固、抗风能力强,使用年限长(10年以上)的钢架结构大棚。
20世纪80年代以来,我国各地均采用标准化规格、专业化定型生产镀锌薄壁钢管装配式大棚。适用于葡萄栽培的大棚跨度有6.0米、8.0米、10.0米及12.0米等型号。我国北方多用跨度 8.0 米、高3~3.5米、长30~60米的圆弧形大棚,无立柱,间隔60~100 厘米一根直径22毫米、壁厚1.2毫米的拱形拱杆,直径 25毫米壁厚1.2毫米的纵向拉杆5根,所有部件均采用轴承、螺丝钉、卡槽及卡销连接固定,塑料薄膜则用卡槽和卡丝(钢丝弹簧卡)压固,均为统一标准件,耐腐蚀,安装拆卸方便、结构设计合理、坚固耐用。南北侧设有门及缓冲间,东西两侧腰至肩部配有机械操作的卷膜器以方便通风。
适宜北纬35°左右的塑料大棚的基本参数如下:钢结构单栋棚主要包括棚体骨架,连接卡具,单门和双门,摇膜机构,压膜线张紧机构,棚的两端设置斜拉撑。棚顶高2.8~3.0米,棚肩高1.8~2.0米,单门宽0.9米,双门宽1.8米,卡具高1.0米,拱杆间距0.75米,棚内跨度6~8米,长度因地形而定,以50~100米为宜。
钢结构连栋棚栋内跨度6~8米,栋与栋之间立水泥柱或方管,高度1.8~2.0米,上面设水槽,把水引向棚外。棚顶高2.8~3.0米,长度因地形而定,一般3500~4500米2为一只连栋棚体。
竹竿或竹片结构单栋棚主体材料毛竹和水泥柱,棚内跨度8米,中间和两边立水泥柱,棚顶高度2.5~2.8米,两边肩高1.6~1.8米,中间和两边加三根竹梁,用5厘米宽的竹片构建弓形棚体。竹竿或竹片结构连栋棚在竹棚单栋的基础上,弓形竹片固定在肩高1.6~1.8米处,形成连栋竹棚。
由于现在许多东西都是由塑料做成的,因此采用新型的塑料太阳能电池,实际上能够使许多材料具有发电能力。例如:塑料太阳能电池可以被嵌入手提电脑的箱壁里,这样随时就可以在光照条件下对电脑充电;塑料太阳能电池也可以安装在电动汽车的车身,为电动机供电;就连房屋的屋顶都可以覆盖塑料太阳能电池,以供应日常用电,这样就算停电也不用怕了。
塑料太阳能电池技术的产生将带来巨大的经济效益。也许有一天,塑料太阳能电池能够让我们跟发电厂永远说再见了,过上电力自给自足的日子。