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专门从事流体动力机械的法国初创公司 Eel Energy 正在开发一种仿生技术，利用水流的动能发电。这种方法不会破坏水生生态系统，它基于一种获得专利的波浪膜，其灵感来自鱼尾的运动。

“我们的膜过去由覆盖着橡胶层的半刚性结构组成，”Eel 的首席执行官 Xavier Peroutka 解释说。“橡胶起到帆的作用，捕获水流中的压力并将其传递到膜的骨架上。当膜变形时，应变能产生并通过位于膜 e 上的电磁转换器转化为电能，“他继续说道。

海底环境要求特别苛刻，需要能够承受极端压力的材料。“流体动力发电对设备施加的机械应力是风能发电的 30 倍，”Peroutka 解释说。“尽管面临挑战，但坚持下去是值得的。波浪发电机依赖于间歇性的波浪作用，而太阳能和风能则依赖于有利的天气条件，而流体动力发电机可以通过利用河流中的水流或潮汐流在其整个生命周期内不断产生能量，“他继续说道。

复合材料作为增强材料

为了应对这一挑战，Eel 求助于拉挤和缠绕复合材料专家 Exel Composites。两家公司于 2021 年在 JEC 世界贸易展上首次相遇。当时，Eel 正在寻找能够承受水下环境极端条件的材料，最初用玻璃纤维加固了其膜。然而，膜发生了显着变形，导致结构中出现高应力。这些变形导致膜层分离，使水渗入并分层。因此，与 Exel 合作的目的是提高 Eel 膜的弹性，并微调其在困难的水下条件下的性能。

Exel 使用了几层离散的扁平碳型材，与为风力涡轮机应用开发的型材相同。这些扁平的碳纤维型材堆叠在一起，形成集成到膜中的横梁。在膜的长度的 50%、80% 和 100% 处放置了三个杆。这种布置避免了鼓起，从而显著降低了能量捕获的效率，并限制了整体变形，从而确保了膜的结构完整性及其最佳性能。

“我们成功合作的关键是认识到，我们最初为风力涡轮机叶片设计的碳纤维平板可以重新用于 EEL 的流体动力学膜，”Exel Composites 研发经理 Neil Dykes 解释道。“这些平地提供了承受恶劣风况所需的刚度和强度，使其成为这种应用的理想选择，”他继续说道。

碳纤维层压板解决了以前玻璃纤维复合材料遇到的分层问题。玻璃纤维复合材料的拉伸强度 （1000 MPa） 低于碳纤维增强复合材料的拉伸强度 （2500 MPa），抗压强度 （600 MPa vs 1500 MPa） 也是如此。这种增加的强度意味着膜每天可以承受多达 6,000 次完整的倒置循环。

Eel 现在正专注于开发主要的流体动力发生器，这是在完善膜近十年后迈向商业化的关键一步。Exel Composites 的碳板可以在其中发挥作用。

这家法国初创公司目前的项目包括开发一台可产生 50 kWh 电力的流体动力发电机，旨在满足美洲偏远社区的需求。与此同时，Eel 正在为 EDF 和 Octopus 等能源生产商开发一种更大的流体发电机，目标是每小时生产 1 MW。

照片：Eel Energy/ Exel Composites。