Новый генератор электроэнергии на основе капель воды

Мы привыкли уже к понятиям возобновляемая энергетика, альтернативные источники энергии, в которые прежде входят: энергии солнца, ветра, воды, биомассы и др. Причем, под гидроэнергетикой, мы подразумеваем преобразование энергии водного потока в электроэнергию в больших и малых ГЭС.

Однако, ученые и изобретатели всего мира находятся в постоянном поиске новых источников энергии. Мы уже знакомились с новым трендом в Украине и в Европе, с водородной энергетикой. На этот раз мы познакомимся с уникальной разработкой ученых из островного государства Гонконг, которые создали генератор электроэнергии на основе капель воды.

Заметим, что в гидроэнергетике применяются давно известные технологии. И несмотря на то, что около 70% земной поверхности покрыто водой, низкочастотная кинетическая энергия, содержащаяся в волнах, приливах и даже каплях дождя, не эффективно преобразуется в электрическую энергию из-за отсутствия современных технологий. Например, обычный генератор энергии капель на основе трибоэлектрического эффекта может генерировать электричество, с помощью электростатической индукции, когда капля попадает на поверхность. Однако количество зарядов, которые образуются на поверхности, ограниченна межфазным эффектом, и как результат, эффективность преобразования энергии является достаточно низкой.

Для повышения эффективности конверсии, исследовательская группа во главе со специалистами из Городского Университета Гонконга, представила устройство, над которым работала два года, под названием Droplet-based Electricity Generator (DEG) — электрогенератор на основе капель. Его моментальная плотность мощности может достигать 50,1 Вт/м 2, в тысячи раз выше, чем другие подобные устройства. А эффективность преобразования энергии заметно выше.

В его основе применена конструкция FET — полевой транзистор, (Напомним, полево́й транзи́стор — полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечным электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением).

С помощью DEG можно с высокой эффективностью получать электричество из содержащейся в каплях дождя, волнах и приливах низкочастотной кинетической энергии, которая сейчас мало используется. Разработка базируется на двух открытиях.

• Первое — это обнаружение способности политетрафторэтилена (тефлона) накапливать поверхностный заряд, образующийся от падающих на него капель воды. За счет этого достигается возможность обеспечить высокую плотность энергии.

• Второе — создание особого устройства, работающего аналогично полевому транзистору. Конструкция включает два электрода. Первый, PTFE/ITO, представляет собой покрытую тефлоновой пленкой пластину из оксида индия-олова. Он отвечает за генерацию заряда, его накопление и индукцию. Другой электрод — алюминиевый, расположен над поверхностью первого.

PTFE/ITO электрод устанавливается наклонно в месте падения капель, при ударе которых на тефлоне возникают и накапливаются заряды. Затем растекающаяся по поверхности PTFE/ITO электрода капля воды соединяет его с алюминиевым, замыкая электрическую цепь, в которой возникает ток. При этом электричество генерируется во всем объеме полупроводникового элемента. В результате мгновенная плотность мощности может доходить до 50,1 Вт/м2.

Создатели DEG продемонстрировали, что падение капли объемом      0,1 мл обеспечивает включение 100 маленьких светодиодов. При 16000 ударов капель в DEG возникает напряжение до 140 вольт. Кроме того, было установлено, что снижение относительной влажности воздуха не влияет на эффективность работы устройства, при этом для него подходит и пресная, и морская вода.

Как отмечают исследователи, кинетическая энергия капель, возникающая за счет действия гравитации, может рассматриваться как возобновляемая. Поэтому ее следует активно использовать.

В долгосрочной перспективе инновационная разработка генератора электроэнергии на основе капель воды, может применяться практически везде, где жидкость соприкасается с твердой поверхностью. Например, на корпусе судов, на подводном береговом склоне, на зонтах и даже внутри бутылок с водой.

Исследование было поддержано различными источниками финансирования, включая CityU, Национальный фонд естествознания Китая, Совет исследовательских грантов Гонконге, Комиссию по инновациям и технологиям, Совет по инновациям и технологиям Шэньчжэнь и Национальный научный фонд США. Команда подала технологию для заявки на патент в США и материковом Китае.

По материалам источника:

Спасибо за ваше внимание. smileyЕсли понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения