На заміну ГЕС? Науковці навчились генерувати електрику з крапель дощу

Дослідники з Сінгапуру розробили доволі простий спосіб використання падаючих крапель води для отримання електричної енергії.

Зазначається, що науковці здійснили розділення зарядів, спрямовуючи краплі води через вузьку вертикальну трубку для створення «пробкового потоку», і змогли ефективно зібрати електричні заряди. Виробленої краплями води електроенергії вистачило на живлення 12 світлодіодів. Потенційне використання цієї технології на дахах будинків у міських умовах може стати дешевою альтернативою ГЕС.

Коли стикаються два матеріали, заряди на їхніх поверхнях можуть зміщуватись, яскравим прикладом є статична електрика. Таким самим чином вода, що протікає по деяких поверхнях, може отримувати або втрачати електричний заряд.

Звичайна гідроелектростанція використовує великі обсяги води, змушуючи її крутити турбіни. Однак це ефективно, якщо поряд є великі ріки з бурхливим потоком. Дослідники намагались розробити технологію для менших і значно повільніших потоків води. Розділення зарядів дає змогу отримати електрику з води, якщо вона тече через канал, вистелений провідною поверхнею. Однак недоліком є те, що заряди накопичуються лише на поверхні, якої торкається вода. 

Для підвищення ефективності розробники спробували використовувати мікро та нанорозмірні канали, однак вони виявились настільки малими, що вода не змогла вільно протікати по них, а її перекачування потребувало б більше енергії, ніж потім можна було б отримати від такої системи. Науковці розробили доволі просту установку, у якій вода витікала з нижньої частини башти через металеву іглу, створюючи краплі розміром з дощові, що потрапляли у отвір вертикальної полімерної трубки заввишки 32 см і завширшки 2 мм. Зіткнення крапель у верхній частині трубки створювало пробковий потік. Короткі стовпи води чергувались із повітряними кишенями. У процесі стікання води в нижню частину трубки відбувалось розділення електричних зарядів. Потім вода збиралася у чашці під трубкою, а дроти, розміщені у верхній частині трубки та у чашці, збирали електрику.

Такій системі, за словами розробників, вдалось перетворити 10% енергії стікаючої по трубці води в електрику. Порівняно із безперервним потоком стікаючої води, пробковий потік виявився у 5 разів ефективнішим.

Оскільки протестовані швидкості крапель були набагато нижчими за швидкість крапель дощу, дослідники припускають, що систему можна використовувати для збору електроенергії від дощу. Ще один експеримент дозволив науковцям переконатись, що стікання води по двом трубкам одночасно або послідовно генерує удвічі більше енергії.

Дослідники спрямували воду чотирма трубками і установка безперервно живила 12 світлодіодів протягом 20 секунд. Дослідники кажуть, що енергія пробкового потоку може бути простішою у налаштуванні та обслуговуванні, ніж гідроелектростанції, і вона може бути зручною для міських просторів, таких як дахи.

Результати дослідження були опубліковані у журналі ACS Central Science

Джерело: SciTechDaily