Одна дождевая капля сможет зажечь 100 светодиодов с помощью нового электрогенератора

Москва, 17:49, 06 Фев 2020, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Превращать кинетическую энергию падающей воды в электричество люди научились с 1870-х годов. Однако существующие гидроэнергетические системы зависят от дождей, выпадающих на больших высотах и ​​собирающихся вместе в реки, чтобы достичь масс воды, достаточно больших для эффективного вращения турбины. Вместо этого новая технология стремится напрямую использовать энергию падающих капель, что делает ее пригодной для использования везде, где выпадает дождь.

«Кинетическая энергия, связанная с падающей водой, обусловлена ​​гравитацией и может рассматриваться как свободная и возобновляемая», — говорится в заявлении профессора Ван Цуанкай из Городского университета Гонконга. «Ее следует использовать лучше».

В прошлом было предпринято много попыток сделать нечто подобное, наряду с попытками собрать химическую энергию материалов, растворенных в каплях дождя. Все они были настолько неэффективны, что были пригодны только как игрушки или курьезы, а не как источники полезной энергии. Версия Вана, возможно, не сможет снабдить электропитанием целый город, но с удвоенной плотностью энергии в сравнении со своими предшественниками она находится в подходящем поле для практического использования.

Ван и соавторы объявили об успехе в Nature, продемонстрировав потенциал своего генератора, капая водой на пленку из политетрафторэтилена поверх подложки из оксида индия и олова. Поскольку каждая капля воды распространяется по пленке, она соединяет алюминиевые электроды, позволяя зарядам, накопленным в пленке, течь как электричество.

Показаны четыре параллельных устройства на основе капельного электрогенератора (DEG), изготовленных на стеклянной подложке.

Когда каждая капля попадает в генератор, она дает достаточно энергии, чтобы зажечь 100 коммерческих светодиодов. Новые формы возобновляемой энергии часто создают крошечные напряжения.

Профессор Ван заявил: «Наше исследование показывает, что капля в 100 микролитров (1 микролитр = 1 миллионная литра) воды, высвобождаемой с высоты 15 см, может генерировать напряжение более 140 В».

Используя водопроводную воду, Ван достиг пиковой плотности мощности 50 Вт на квадратный метр, хотя дождевая вода показала несколько худший результат. Это меньше трети обычной фотоэлектрической панели в солнечный день, но в сотни или даже тысячи раз больше, чем у других устройств для сбора дождевой капли. Генератор явно не конкурент солнечным батареям в Лос-Анджелесе, но туманный Лондон может быть другим делом.

Более того, лучшее может быть еще впереди. Авторы подсчитывают, что они преобразуют 2,2 процента кинетической энергии каждой капли в электричество, поэтому есть много возможностей для улучшения. Ван предлагает изготовить зонтики, покрытые соответствующей пленкой, поэтому, если вы попали под дождь, вы, по крайней мере, сможете зарядить свой смартфон.

Однако препятствия еще остаются. Система, которая работает с каплями одинакового размера, падающими с постоянной высоты, может не работать одинаково хорошо в различных условиях. Что еще более серьезно, авторы признают, что ухудшение поверхностного заряда может со временем снизить эффективность генератора.