利用海中的电容器制造能量

首先，对我的英语感到抱歉，这不是我的母语。

问题陈述：

圆柱形电容器放置在海中，这样当波浪来临时（水上升）时，水成为电容器的电介质；当波浪通过（水下降）时，空气成为电介质。因此，现在当水位最高时，我将电池连接到电容器上。

当水落下时，将电容器与电池分离，这将创建一个隔离的系统，该系统中的电荷保持恒定，并且可以改变电容器板之间的电势差。

重力使电容器极板之间的水下降，因此减小了电容器的电容。水的介电常数很高（约81），电容的变化也很高。

电荷保持不变，但电容器极板之间的电势差增加了。这意味着系统中的能量已经增加。因此，我找到了一种在不移动物体的情况下从波浪运动中收集能量的方法。

解决方案的尝试

我认为这是行不通的，因为没有蒸馏海水，这意味着它可以传导电流。因此，现在有电流流过电容器极板，我认为这会损坏电容器本身。还是因为内置海水的电容器短路而导致电池损坏？

为了使它起作用，我认为人们需要将蒸馏水放入电容器或另一种绝缘材料中，然后借助波的运动使其在电容器中上下移动。

我绝对不知道如何估算这种设备可以产生多少能量。

如果我没记错的话，圆柱电容器的能量计算如下：

U = \frac{1}{2} C Δ V^{2}

$U = \frac{1}{2}C\Delta V^2$

所以我想到了计算

Uw = energy when the capacitor is filled with water

接着

Ua = energy when the capacitor is filled with air

然后做

Uw-Ua = energy generated by the device

但是我不确定这是对的。

你怎么看？

capacitor

— 马亚尔
source

听起来像是Kickstarter骗局的理想模型。

— 温妮

蒸馏水或绝缘电极。

— JRE

但是，我记得，能量存储在板中。改变电介质会改变电压，但不会改变能量（我认为。）而且，您还必须从充电电容器开始。收集能量时，必须小心不要使电容器放电过多。

— JRE

原理是可行的，网上有很多有关从已充电电容器中移除/插入电介质的工作的物理注释。使用机械缓冲器可以解决有关海水的问题。代替海水，波浪将在板之间推/拉蒸馏水（一般思路）。然后，您就可以应对海洋的变幻莫测，就像风力场应对风一样。至于提取的能量，这与您的应用有关。

— isdi

当波下降时，板将保持湿润，因此电容下降需要较长的时间。至少在电容没有明显变化之前就感到几分钟的感觉。波浪的周期大约为5-10秒，因此高低之间不会有太大的差异。但是+1可以写出更好的文字和描述。

— Criggie '18

是的，您可以通过这种方式将波能转换为电能（但是效率极低，有很多更好的方法可以从波中提取能量）。

两个方程式涵盖了您的建议。首先是电荷，电容和电压之间的关系：

Q = C \cdot V

$Q = C \cdot V$

第二个是能量，电容和电压之间的关系：

E = \frac{1}{2} C \cdot V^{2}

$E = \frac{1}{2}C \cdot V^2$

首先将电荷放在装满水的电容器上，然后除去水。第一个方程告诉我们，如果电容下降81倍，则电压必须上升相同的倍数，因为在这一点上，电荷无法流向任何地方。

$V^2$

这种能量从何而来？从充电的电容器中去除电介质需要进行物理工作。在这种情况下，当电容器在波浪的较低部分被重力拉出时，电容器内水团的势能会降低。当下一个峰值出现时，波浪中的能量将水推回反重力。

当您将实际的物理数字放在可以实际使用的C和V值上时，您很快就会意识到，可以提取的功率（单位时间的能量）很小。

— 戴夫·特威德
source

另一方面，它没有活动部件，您甚至可以在板之间涂上水，只要它们之间有空间即可。也许有人可能会找到合适的应用程序来为小型传感器供电。

— user253751