Найден способ получения электроэнергии из дождевой воды

МОСКВА, 17 фев — РИА Новости. Ученые разработали новый метод получения электроэнергии из капель дождя. Благодаря предложенным усовершенствованиям им удалось добиться невероятной эффективности: энергии одной дождевой капли хватает, что бы зажечь 100 светодиодных ламп. Описание приведено в журнале Nature.

Попытки получать энергию из падающих с неба дождевых капель делались давно, но все они упирались в мощность генератора, которая оказывалась слишком малой. В новом исследовании китайские инженеры в сотрудничестве с американскими коллегами предлагают новый интерфейс энергогенерирующей установки, при котором мощность генератора существенно увеличивается.

Капли дождя, падая на поверхность пластин генератора, создают водяной мост между алюминиевым электродом и электродом из оксида индия и олова. Образуется замкнутый контур, в котором может высвобождаться энергия. Идея разработчиков заключалась в том, чтобы накрыть поверхность генератора пленкой из политетрафторэтилена (ПТФЭ), которая способна накапливать поверхностный заряд при непрерывном попадании капель воды, пока он не достигнет насыщения. В подобном устройстве капли действуют как резисторы, а поверхностное покрытие — как конденсатор.

© Wanghuai et al., Nature, 2020

Схема эксперимента

Хотя проводимые ранее эксперименты с каплями воды также демонстрировали возможность преобразовывать их энергию в электричество, авторы пишут, что мгновенная мощность, создаваемая их генератором с покрытием, оказалась в тысячи раз выше, чем в предыдущих подходах, в которых отсутствовало покрытие.

Прототип для практического применения будет готов в ближайшие пять лет, обещают ученые. В перспективе можно будет получать энергию от капель дождя, попадающих на любую поверхность — крышу дома, корпус лодки или купол зонта, от которого можно будет заряжать телефон. А для регионов, где в определенное время года идут сильные дожди, такой способ получения энергии из природного возобновляемого источника может быть весьма перспективным.

"Наше исследование показывает, что капля объемом 100 микролитров воды, падающая с высоты 15 сантиметров, может генерировать напряжение свыше 140 вольт, а за счет ее мощности могут питаться 100 небольших светодиодных ламп", — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования Ван Цуанкая (Zuankai Wang), инженера из Городского университета Гонконга.

"Значимость этой технологии заключается в существенно увеличенной электрической мощности на каждую каплю дождя, которая делает устройство намного более эффективным для преобразования энергии из падающей капли в электричество", — говорит еще один участник исследования, химик Сяо Чен Цзэн (Xiao Cheng Zeng) из Университета Небраски-Линкольна (США).

Технология, предложенная авторами, является универсальной для получения энергии из любой воды, не обязательно дождевой. Ее можно использовать и в замкнутых резервуарах или трубах.

"Наш дизайн является общим, что означает, что его можно усовершенствовать, чтобы собирать энергию водяных волн и даже замкнутой воды внутри трубы. Для этого не нужно использовать падающую каплю", — говорит Ван.

Авторы отмечают, что у их технологии есть еще нерешенные вопросы, один из них — коррозия электродов. Но за пять лет, которые отведены проектом на разработку промышленного образца, ученые планируют устранить эти препятствия.

Исследователи надеются, что предложенный ими метод использования дождевой воды для выработки электроэнергии станет важным шагом в направлении энергоэффективности и экологически чистой энергетики.