Passive Automatic Switch Relying on Laplace Pressure for Efficient Underwater Low-Gas-Flux Bubble Energy Harvesting

拉普拉斯压力 浮力 气泡 机械 能量(信号处理) 能量通量 比能量 化学 表面张力 热力学 物理 量子力学 天文
作者
Yu Du,Ping Li,Yumei Wen,Zhibin Guan
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:39 (9): 3481-3493 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.2c03517
摘要

The buoyancy potential energy contained in bubbles released by subsea geological and biological activities represents a possible in situ energy source for underwater sensing and detection equipment. However, the low gas flux of the bubble seepages that exist widely on the seabed introduces severe challenges. Herein, a passive automatic switch relying on Laplace pressure is proposed for efficient energy harvesting from low-gas-flux bubbles. This switch has no moving mechanical parts; it uses the Laplace-pressure difference across a curved gas-liquid interface in a biconical channel as an invisible "microvalve". If there is mechanical equilibrium between the Laplace-pressure difference and the liquid-pressure difference, the microvalve will remain closed and prevent the release of bubbles as they continue to accumulate. After the accumulated gas reaches a threshold value, the microvalve will open automatically, and the gas will be released rapidly, relying on the positive feedback of interface mechanics. Using this device, the gas buoyancy potential energy entering the energy harvesting system per unit time can be increased by a factor of more than 30. Compared with a traditional bubble energy harvesting system without a switch, this system achieves a 19.55-fold increase in output power and a 5.16-fold enhancement in electrical energy production. The potential energy of ultralow flow rate bubbles (as low as 3.97 mL/min) is effectively collected. This work provides a new design philosophy for passive automatic-switching control of gas-liquid two-phase fluids, presenting an effective approach for harvesting of buoyancy potential energy from low-gas-flux bubble seepages. This opens a promising avenue for in situ energy supply for subsea scientific observation networks.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
秋水完成签到,获得积分10
1秒前
namk发布了新的文献求助30
2秒前
2秒前
3秒前
柔甲完成签到,获得积分10
3秒前
苏钰完成签到,获得积分10
3秒前
嘻嘻桃发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
跳跃乘风完成签到,获得积分10
4秒前
qss8807完成签到,获得积分10
5秒前
宓希完成签到,获得积分10
5秒前
丘比特应助学术地瓜采纳,获得10
6秒前
@你。完成签到,获得积分10
6秒前
ZZRR完成签到,获得积分20
6秒前
seven完成签到,获得积分10
6秒前
www发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
11完成签到,获得积分10
7秒前
asd发布了新的文献求助10
8秒前
翟翟发布了新的文献求助10
8秒前
帅气面包关注了科研通微信公众号
9秒前
jianwuzhou发布了新的文献求助10
9秒前
大个应助若溪采纳,获得10
10秒前
科目三应助恐龙让梨采纳,获得10
10秒前
xiaozheng完成签到,获得积分10
11秒前
河狸完成签到 ,获得积分10
11秒前
LBJ23发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
niuya完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
田様应助jianwuzhou采纳,获得10
15秒前
15秒前
秀兰完成签到,获得积分10
16秒前
薄荷发布了新的文献求助10
16秒前
青椒肉丝完成签到,获得积分10
17秒前
小木匠发布了新的文献求助10
18秒前
戈惜发布了新的文献求助30
19秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Microlepidoptera Palaearctica, Volumes 1 and 3 - 13 (12-Volume Set) [German] 1122
Дружба 友好报 (1957-1958) 1000
The Data Economy: Tools and Applications 1000
Mantiden - Faszinierende Lauerjäger – Buch gebraucht kaufen 700
PraxisRatgeber Mantiden., faszinierende Lauerjäger. – Buch gebraucht kaufe 700
A Dissection Guide & Atlas to the Rabbit 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3101245
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2752689
关于积分的说明 7620005
捐赠科研通 2404773
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1275998
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 616673
版权声明 599058