滴水生电

百家 作者:快公司FastCompany 2020-09-21 12:59:01 阅读:214



今年2月,权威科学期刊《自然》杂志刊登了一篇关于新型水滴发电机的研究成果,该文章指出,在此发电机的运作模式下,每一滴水可产生足够电能以点亮100盏小LED灯。



这一水滴发电机(droplet-based electricity generator)由来自香港城市大学机械工程系的教授王钻开、美国内布拉斯加大学林肯分校的曾晓成教授和中国科学院北京纳米能源与系统研究所的王中林院士合作研发而成。


多年来,科学家们在水力发电上进行了丰富的研究,利用水滴发电也不例外,然而根据摩擦起电的原理制作而成的传统水滴发电机,因其能产生的表面摩擦电荷极少而无法提高电能转化效率。为提高转化效率,三位教授首先采用一种永电体材料聚四氟乙烯,在水滴碰撞摩擦后被证明可以实现长期储存高密度的电荷。除了材料上的创新,该新型水滴发电机的整体结构也是另一亮点——借用了场效晶体管(FET三极管)的结构作为灵感。整个水滴发电机体积很小,主要由一个铝电极、一个表面覆盖聚四氟乙烯膜的铟锡氧化物电极组成,它们类似三极管中的源极和漏极,分别用于储存和转移电荷,而水滴在发电过程中则充当了栅极的作用,控制整个电路。



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王钻开教授表示,三极管水滴发电机的突破在于用简单的设计去解决水滴发电的一大关键问题,能够实现一滴水点亮100盏小LED灯,比传统的液滴发电效率高出数千倍。


虽然整个方案取得了一大突破,但团队表示,该水滴发电机在得到普及应用之前仍需进一步优化,更大地提高输出功率。彼时,这一设备有望应用到广阔的场景,从微纳器件到海洋,只要有水和固体的互相碰撞,就能产生电能。









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