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美媒：科学家发明可穿戴发电机 利用尿液供电
美媒称，日前，一双嵌入了微生物燃料电池（MFC）的袜子成功为一台无线发射器提供了动力，并向一台个人电脑发射了信号。这种MFC以尿液为燃料，靠穿戴者行走带动循环。这是 依靠基于MFC技术的可穿戴发电机提供动力的自给式发电系统。
据美国每日科学网站12月11日报道，有关这项研究成果的科技论文发表在美国《生物灵感和仿生学》双月刊上。
论文称，这项试验是由英国西英格兰大学布里斯托尔生物能源中心的扬尼斯·耶罗普洛斯教授带领的。
报道称，袜子中嵌入的柔软MFC以新鲜尿液为燃料，依靠穿戴者的行走来发电。通常来讲，续流MFC依靠一台主电动泵来让尿液在电池中循环，不过本项试验完全依靠的是人体运动。该试验使用的手动泵类似于简单的鱼循环系统，行走动作可以使尿液在MFC中循环并发电。安装在脚后跟下的软管可以借由行走动作确保频繁的液体推挽。这一可穿戴MFC系统成功地为一块无线传输板供电，使其每两分钟向由个人电脑控制的接收模块发射一条信息。
耶罗普洛斯说：“我们此前曾用以尿液为燃料的MFC为一部供电，这次想看一下我们是否能用可穿戴技术复制这一成功。我们同样想让这一系统做到完全自给，仅靠人力供电——尿液作为燃料、脚部运动作为泵。”
柴油机为什么冒黑烟
柴油机在高负荷时，排气就容易冒黑烟。黑烟的生成过程，目前还不完全清楚，一般认为当柴油机负荷高时，喷入燃烧室的燃料增多，燃烧室中的温度又较高，加上柴油机混合气形成不均匀的特点，这样就会造成燃烧室内局部地区空气不足的燃烧，燃料在高温缺氧的情况下分解，聚合形成炭烟（炭黑）。
炭烟不是纯粹的碳，而是一种聚合体，主要成分是碳（85%以上），但还含有少量的氧、氢和灰分，并且其成分随柴油机的负荷不同而有所改变。将黑烟通过过滤器把炭烟收集起来放在电子显微镜下观察，可以看到大的炭烟粒子直径在0.05μｍ左右。
柴油机中燃烧的高温裂解反应是不可避免的，特别是在空间混合燃烧的柴油机中，高温的气体包围着液态的油滴，造成了进行裂解反应有利的条件，燃烧过程的高速摄影证实，在上止点附近都会出现大量的黑烟，但在一般情况下，炭烟都能在随后的燃烧中找到空气而完全燃烧，使排气无黑烟。
但是如果气缸空气不足，混合过程进行缓慢，那么由于膨胀而使气缸温度下降，则碳不能燃烧而被聚合成炭烟。形成炭烟就使燃烧不完全，柴油机经济性下降，排温升高，排气冒黑烟，燃烧室表面积炭，并使负荷不能再行提高。
积炭还会引起活塞环或活塞卡住、气门咬死等故障。因此不允许柴油机在长时间超负荷的状态下工作。
柴油发电机组的活塞环作用与使用条件
由于柴油发电机组某些活塞裙部膨胀槽的位置和顶部形状不对称或偏置销座等原因，使柴油发电机的活塞安装时有一定的方向。为了防止错装，这种活塞顶面上一般都有方向标记。
1、活塞环的分类与功用：按照公用活塞环可分为气环和油环两类
（1）气环也叫压缩环，用来密封活塞与气缸壁的间隙，防止气缸内的气体窜入曲轴箱，以及将活塞头部的热量传给气缸壁为活塞散热。另外还可起到刮油、布油等辅助作用，一般发电机组每个活塞装有2-3道气环。
（2）油环，用来将气缸壁上过量的润滑油刮回油底壳去，防止进入燃烧室，以及为气缸壁均匀布油。另为也起密封作用，一般发电机组有1-2道油环。
近年来随着发电机组转速的提高，活塞环的数目日趋减少，新发电机组多为两道气环一道油环。这样不仅减小了摩擦损失，还降低了活塞的高度，从而降低了发电机组的高度。
2、工作条件
活塞环是在高温、高压、高速和润滑困难的条件下工作的。柴油发电机的活塞环的运动情况很复杂，不仅和缸壁间有相对高速的滑动摩擦，还有与环槽侧面的上下撞击，以及由于环的径向张缩而产生的与环槽侧面相对的摩擦。因此，活塞环的磨损是柴油发电机组中磨损快的零件之一。另外，高温热负荷不仅使环的耐磨性下降，而且往往是弹性力下降的主要原因。上述恶劣条件对 道气环来说严重，因而其弹力下降和磨损的速度快。
3、材料与表明处理
根据活塞环的功用与工作条件，要求环的材料应具有好的耐热性、导热性、耐磨性、磨合性、任性和足够的弹性等。一般活塞环多用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制造。
因为活塞环槽侧面的磨损往往是活塞早期磨损的主要原因，其外表面多进行镀铬处理。这样使气缸、活塞特别是活塞环的寿命大大提高。
4、间隙
发电机组工作时，活塞和活塞环都会发生膨胀。因此，活塞在气缸内应有开口间隙，与环槽间应有侧隙和背隙。
