Китайски учени представят плаващ хидроволтаичен генератор, който преобразува енергията на падащите капки дъжд директно в електричество, докато се намира на водната повърхност.
Проектиран в Нанкинския университет по аеронавтика и астронавтика (NUAA), генераторът на електричество от капки вода (W-DEG) е леко и евтино устройство, което използва вода като структурен и електрически компонент.
За разлика от конвенционалните генератори на електроенергия от капки (C-DEG), които разчитат на твърди, наземни конструкции с метални електроди, новият дизайн плава свободно. Той събира енергия, без да заема земя или да изисква тежки материали.
„Като позволихме на водата да играе както структурна, така и електрическа роля, ние открихме нова стратегия за производство на електроенергия от капки, която е лека, икономична и мащабируема“, разкрива д-р Ванлин Гуо, професор по механика в университета и автор на проучването.
Превръщане на дъжда в енергия
Конвенционалните генератори на електроенергия от капки обикновено разчитат на твърда основа и метален долен електрод, за да произвеждат електроенергия, когато капките дъжд ударят диелектричен филм, като по този начин генерират заряд при контакт.
Въпреки това, макар че тези устройства могат да произвеждат високо напрежение (често в стотици волта), техните дизайни са тежки, скъпи и ограничени от използването на твърди строителни материали.
За разлика от тях, новото устройство, интегрирано във вода, създадено от Гуо и неговия екип, плава директно върху водна повърхност, като самата вода служи както като носеща основа, така и като проводим електрод.
Когато дъждовните капки ударят плаващия диелектричен филм, некомпресируемостта на водата и високото й повърхностно напрежение осигуряват необходимата механична устойчивост, за да поемат удара. Това позволява на капките да се разпръскват ефективно върху повърхността.
В същото време йоните, съдържащи се във водата, действат като носители на заряд, което ѝ позволява да функционира като стабилен и ефективен електрод. Заедно тези свойства гарантират, че плаващият генератор произвежда напрежения от около 250 волта на капка — съпоставимо с конвенционалните наземни устройства, които разчитат на метални електроди.
Устойчива електроенергия от дъждовна вода
Устройството се отличава и с дълготрайността си. Лабораторните тестове показват, че W-DEG работи надеждно при различни температури, нива на соленост и дори в замърсена с биологични отпадъци езерна вода.
„За разлика от много енергийни устройства, които се разграждат в сурови условия, плаващият генератор продължава да работи стабилно благодарение на химичната инертност на диелектричния си слой и устойчивостта на водната си структура“, заявява екипът.
За да предотвратят натрупването на вода, което би могло да блокира производството на енергия, изследователите добавят микро отвори за отводняване, които позволяват на водата да тече надолу, но не и нагоре, и поддържат повърхността чиста за ударите на капките. Този саморегулиращ се механизъм поддържа стабилна работата на W-DEG дори при силни валежи.
Според екипа концепцията може да преобрази бъдещите зелени иновации. „Демонстрацията на издръжлив, ефективен и мащабируем прототип е важна стъпка към практическото приложение“, заключават те.
Проучването е публикувано в списанието National Science Review.
Източник: InterestingEngineering
