科學(xué)家研發(fā)出利用雨滴能量的漂浮發(fā)電裝置

南京航空航天大學(xué)的研究團(tuán)隊近日開發(fā)出一種漂浮式發(fā)電裝置，能夠利用雨滴直接在水面上高效采集電能。這項技術(shù)以水作為結(jié)構(gòu)和電極，不僅輕便環(huán)保，還大幅降低了生產(chǎn)成本。

以往的雨滴發(fā)電機(jī)通常依賴于固體介質(zhì)和金屬電極，不但重量大、造價高，還難以實(shí)現(xiàn)大范圍部署。新裝置則充分利用水體本身：將薄膜漂浮于水面，水既充當(dāng)支撐基座，也作為導(dǎo)電電極。與傳統(tǒng)裝置相比，新設(shè)備整體重量減輕約80%，成本降低約50%，但發(fā)電效率保持在相同水平。

在運(yùn)作過程中，落在漂浮薄膜上的雨滴因水體的不可壓縮性與表面張力，能穩(wěn)定吸收雨滴沖擊并高效擴(kuò)散。水中的離子承擔(dān)電荷傳遞，使整個系統(tǒng)每個雨滴可瞬時產(chǎn)生約250伏電壓，性能媲美采用金屬電極的傳統(tǒng)設(shè)備。

耐久性方面，新型裝置在各種環(huán)境下均表現(xiàn)穩(wěn)定，包括不同溫度、鹽度和湖水等實(shí)際應(yīng)用場景，表面薄膜的化學(xué)惰性與水體結(jié)構(gòu)的自我修復(fù)能力，有效避免了一般能量裝置易受損耗和污染的弊端。除此之外，團(tuán)隊還借助水的高表面張力設(shè)計了排水孔，實(shí)現(xiàn)“只排不進(jìn)”的自調(diào)節(jié)排水，有效避免多余積水影響輸出效率。

該裝置的可擴(kuò)展性尤為突出：研究人員展示了面積達(dá)0.3平方米的一體化系統(tǒng)，可同時點(diǎn)亮50顆LED燈，且數(shù)分鐘內(nèi)就能為電容器充電至有用電壓，展示了為小型電子設(shè)備和無線傳感器供電的前景。未來部署于湖泊、水庫甚至沿海區(qū)域，不占用陸地資源，將成為可再生發(fā)電的新選擇。

團(tuán)隊負(fù)責(zé)人郭萬林教授表示，通過讓水體同時扮演結(jié)構(gòu)和電氣角色，為漂浮式雨滴發(fā)電開辟了輕量化、低成本和高可擴(kuò)展性的全新路徑。這也為無須土地的水體發(fā)電系統(tǒng)補(bǔ)充了太陽能和風(fēng)能等可再生能源，并啟發(fā)了“自然集成設(shè)計”理念，將豐富的水資源直接轉(zhuǎn)化為功能材料。

該成果不僅有望在雨水豐富地區(qū)為本地電網(wǎng)或離網(wǎng)應(yīng)用提供分布式供能，還可用于環(huán)境監(jiān)測，如水質(zhì)、鹽度與污染評估。研究人員也指出，雖實(shí)驗室成果已具突破，但實(shí)際雨滴的尺寸與速度多變，戶外大型薄膜的耐久性還有待進(jìn)一步工程優(yōu)化。不過，這一耐久高效原型無疑向?qū)嶋H應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步。

編譯自/ScitechDaily