Ученые из Национального университета Сингапура разработали новый способ получения электричества из падающих капель воды, подобных дождю. Установка использует разделение зарядов и особый режим течения воды для генерации энергии. Исследование опубликовано в научном журнале ACS Central Science (ACS CS).
Когда вода течет по поверхности, между жидкостью и материалом возникает трение, приводящее к разделению электрических зарядов. Этот эффект, известный как трибоэлектричество, лежит в основе статического электричества (например, когда воздушный шарик наэлектризовывается от трения о волосы).
Ученые решили использовать его для выработки энергии, но вместо микроскопических каналов, требующих насосов, применили более крупные трубки, по которым вода движется естественным образом.
Экспериментальная установка состояла из башни с металлической иглой, из которой падали капли воды размером с дождевые, вертикальной полимерной трубки (32 см в длину, 2 мм в диаметре), куда попадали капли и сборной чашки с электродами для сбора заряда.
При ударе капель о верхнюю часть трубки возникал так называемый пробковый поток: столбики воды чередовались с пузырьками воздуха. Это усиливало трение и разделение зарядов, что значительно повышало эффективность генерации энергии.
Система преобразовывала более 10% энергии падающей воды в электричество. По сравнению с непрерывным потоком, пробковый режим давал в 100 тыс. раз больше энергии. При пропускании воды через четыре трубки одновременно установка непрерывно питала 12 светодиодов в течение 20 секунд.
Традиционные гидроэлектростанции требуют больших объемов воды и сложной инфраструктуры. Новая технология, напротив, компактна и может работать с малыми количествами воды, например, с дождем на городских крышах.
Открытие демонстрирует, что даже обычные природные явления, вроде падения капель, могут стать источником чистой энергии — нужно лишь найти правильный подход.
Ранее ученые предложили генерировать электричество с помощью вращения Земли.