Електроенергия от дъждовни капки

Учените от години се опитват да произвеждат енергия от движението и въздействието на водни капчици и други източници на механична енергия.

Изследователи от университета в Твенте, Холандия и университета в Южен Китай, заявиха тази седмица, че са успели да проектират и тестват генератор на електричество, използвайки движението на водни капчици.

Новият подход за генериране на електричество не се ограничава само до механичната сила на капчиците, казват изследователите.

„Нашият метод може да бъде разгледан и за други приложения, при които механичната енергия трябва да се преобразува в електрическа енергия, например, от приливни вълни“, казва Нилс Мендел, един от авторите на новото изследване, публикувано в Списание Advanced Materials.

Изследователите предлагат така наречения генератор на електроенергия за задържане на заряд, (charge trapping electricity generator или CTEG) за да добива енергия от водни капки пасивно с висока ефективност.

„Използвайки CTEG, бихме могли да преодолеем важни затруднения на конвенционалните наногенератори, а именно ниската плътност на мощността, ниската и нестабилна повърхностна плътност на заряда заедно с лошата дългосрочна надеждност“, пишат авторите на статията.

Новият подход на учените се състои в инжектиране на заряди в изолационен слой на генератора на електроенергия чрез използване на иновативен метод на зареждане. Това е процес на промяна на способността на течностите да поддържат контакт с твърда повърхност в електрическото поле. Въздействието на капчицата генерира електрически ток.

След тестване на техния подход, изследователите успяха да превърнат почти 12 процента – 11,8 процента – от механичната енергия на капчицата в електрическа енергия. Според учените това е значително подобрение в ефективността при генериране на електрическа енергия от подобни конструирани устройства.

Изследователите също така демонстрират, че ефективността на добиване на енергия не намалява след 100 дни, което изисква само един 15-минутен цикъл на зареждане преди дългосрочно приложение.

Новият метод за генериране на електрическа енергия от механична енергия не се ограничава до технологията, базирана на капчиците, както казва екипът, така че потенциалните й приложения могат да използват дъжд, например, за производство на електричество, в някакъв момент в бъдеще.

Този нов подход е най-новият опит на учените да използват всички налични изобилни чисти ресурси за генериране на енергия, като се има предвид глобалното намаляване на изкопаеми горива и възобновяеми енергийни източници, за да се ограничат най-лошите последици от изменението на климата.

Изследванията на базираната на капки технология за генериране на електрическа енергия бяха разширени по-рано тази година, когато екип от американски и хонконгски изследователи успяха да произведат 140 волта мощност от една единствена дъждовна капка. Това е достатъчно, за да запалите 100 LED светлини за кратко. Екипът от градския университет в Хонконг и университета в Небраска-Линкълн са прекарали две години, в работа върху енергийната плътност на това, което са нарекли капков генератор на електричество – DEG (droplet electricity generator).

Това, което са направили, е да използват дизайна на полеви транзистори – три-крайни устройства, които използват електрическо поле за контрол на потока на електрически ток през тях. Благодарение на този дизайн енергийната плътност на DEG (droplet electricity generator) достига до над 50 вата на квадратен метър, което е хиляди пъти повече от енергийната плътност на сравними устройства.

Учените ще се нуждаят от много допълнителни изследвания и години, за да се тестват и анализират новите методи, за да се види дали могат да бъдат търговски жизнеспособен източник на евтина и изобилна възобновяема енергия.

Глобалният тласък на инвеститорите и правителствата за по-значима роля на източниците на енергия с нулеви въглеродни емисии би могъл допълнително да стимулира изследователите със средства, за да разгледат разработването на достатъчно прости устройства, които да събират енергия от източници на механична енергия, включително дъждовни капки.