Kапков електрогенератор: енергията на дъжда – новият възобновяем източник на енергия

Екип от изследователи от Градския университет в Хонгконг (CityU) , е показал устройство с наименованието Droplet-based Electricity Generator (DEG), представляващо електрогенератор на основата на падащи капки. Неговата конструкция напомня полеви транзистор и по мощност превъзхожда своите аналози, които не са на този принцип.

С помощта на DEG може с висока ефективност да се генерира електричество от кинетичната енергия, съдържаща се в капките на дъжда, вълните и приливите, която все още много малко се използва като енергиен източник.

Новото изследването е ръководено от проф. Ванг Зуанкай от катедрата по машиностроене на CityU, професор Зенг Сяо Чен от Университета в Небраска-Линкълн, и проф. Ванг Джонг Лин, ръководител на Пекинския институт по наноенергия и наносистеми към Китайската академия на науките. Резултатите от тяхното изследване са публикувани в последния брой на престижното научно списание Nature.

Разработката се базира на две открития.

Първото е откриването на способностите на политетрафлуоретилена (PTFE или популярното му име тефлон) да натрупва повърхностен заряд, образуващ се от падащите върху него капки вода. За сметка на този ефект е възможно постигането на висока плътност на енергията.

Второто откритие е създаването на специално устройство, работещо на аналогичен принцип на полевия транзистор. Конструкцията включва два електрода. Първият( PTFE/ITO) , представлява пластина от индий-калай оксид (ITO), покрита с тефлонов филм (PTFE). Той отговаря за генерирането на заряда, неговото натрупване и индукция. Другият електрод е алуминиев и e разположен над повърхността на първия.

PTFE/ITO-електродът се разполага под наклон в мястото, където падат капките, при чиито удар на тефлоновото покритие възникват и се натрупват електрически заряди. След това разтичащите се по PTFE/ITO-електрода капки води го съединяват с алуминиевия електрод, затваряйки електрическата верига, в която възниква електрически ток. Електричество се генерира по целия обем на полупроводниковия елемент. В резултат на този процес, мигновената плътност на мощността може да достигне до 50,1 Вт/м2, което е хиляди пъти по- ефективно от аналозите, които не са базирани на принципа на полевите транзистори.

„Нашите изследвания показват, че падане на капка от 100 микролитра вода, от височина 15 см, може да генерира напрежение над 140 V. А генерираната мощност може да запали 100 малки LED крушки “, казва професор Ванг в прес-релийза на университета.

Освен това се оказало, че намаляването на относителната влажност на въздуха не влияе на ефективността на работа на устройството, а също така, че то може да работи както със сладка, така и с морска вода.

Както отбелязват изследователите, кинетичната енергия на капките, възниква за сметка на гравитацията, така че тя може да бъде разглеждана като възобновяем източник на енергия и следва активно да бъде разработвана и внедрявана. Професор Ванг се надява, че тяхното откритие ще спомогне в решаването на глобалния проблем с недостига на възобновяема енергия.

„Генерирането на енергия от дъждовни капки, вместо нефт и ядрена енергия, може да улесни устойчивото развитие на света“, добавя той.

В дългосрочна перспектива иновационната разработка може да се използва практически навсякъде, където течност има съприкосновение с твърда повърхност за да може да бъде използвана пълноценно нискочестотната кинетична енергия на водата. Това могат да бъдат корпусите на морски съдове, бреговите склонове, чадърите, а защо не и вътре в бутилките с вода.