雨水也是天然发电来源,一滴水足以点亮百盏 LED

admin 7个月前 (02-23) 科技 57 0


滂沱大雨虽扰人,但也有用之处。最近美国与香港研究人员携手,想要研究这项常被人忽略的自然现象发电潜力,最终研制出水滴发电机(droplet-based electricity generator,DEG),可产生 140 伏特电压,足以点亮 100 盏 LED。

利用雨滴来发电并不是什么稀奇的事情,过去许多科学家以液滴撞击表面的摩擦起电效应(tribeoelectric effect)与静电感应研制出各种新奇的设备,像是在太阳能板装上奈米摩擦发电机,让太阳能模组不管是晴天还是雨天都有电。

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所谓摩擦起电,指的是透过两种不同的物体相互摩擦,让物体最外层的电子有足够的能量转移,最后两个物体分别带有负电荷与正电荷,这也是静电起因,只不过受摩擦电荷数量的限制,雨滴撞击力太小,发电量往往不高。

因此香港城市大学(城大)与美国内布拉斯加大学林肯分校(UNL)除了同样地善用摩擦起电理念,还研制出类似场效电晶体(field-effect transistor,FET)的三端(three-terminal)设备, 以电场效应控制电流,最终提高设备的能量密度。

该设备由铝电极以及覆盖永电体材料聚四氟乙烯 (PTFE)的氧化铟锡(ITO)电极组成,其中 PTFE/ITO 电极主要负责感应、产生与储存电荷,而团队采用 PTFE 材料主要是考量到设备以雨水来发电,发电机还要具备防水等功能,以免雨水渗入设备影响寿命,除此之外,当雨滴打在设备上时, PTFE 也会桥接两个电极并形成封闭回路,释放储存在材料表面的电荷。

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