Группа исследователей из Сингапура разработала оригинальный способ преобразования дождевых капель в электроэнергию. В ходе эксперимента им удалось зажечь 12 светодиодов на 20 секунд, используя лишь небольшую вертикальную трубку и точно рассчитанные капли воды.
В основе технологии лежит физическое явление, известное как поток-пробка (plug flow), при котором частицы в сечении потока движутся с одинаковой скоростью и в одном направлении. Именно такой режим движения воды позволил существенно увеличить эффективность выработки электричества.
Как поясняет Сивлинг Со (Siowling Soh), доцент Национального университета Сингапура и автор исследования, при контакте двух материалов их поверхности могут передавать электрические заряды — аналогично тому, как возникает статическое электричество при трении воздушного шарика о кожу. Это свойство воды и поверхности команда решила использовать для генерации энергии.
Электричество из дождя: как это работает
В своей установке учёные направляли дождеподобные капли воды через тонкую вертикальную трубку из полимера высотой 32 сантиметра и диаметром 2 миллиметра. Капли подавались через металлическую иглу, формируя сегментированный поток: чередование водяных «пробок» и воздушных промежутков. Такой режим улучшал разделение зарядов на внутренней проводящей поверхности трубки.
По мере прохождения капель по трубке накапливался электрический заряд, который затем улавливался с помощью проводов на обоих концах установки. Собранная вода стекала в приёмную ёмкость.
Эффективность системы оказалась впечатляющей: более 10% потенциальной энергии падающей воды удалось преобразовать в электричество. Это в 100 тысяч раз больше, чем при использовании непрерывного потока воды в аналогичных условиях.
Новый подход к возобновляемой энергии
Обычные гидроэлектростанции требуют больших водоёмов или рек, а работа с малыми объёмами воды, как правило, неэффективна. Однако благодаря новой технологии дождь может стать источником энергии даже в условиях города. В частности, установка способна работать на крышах зданий, собирая дождевую воду и преобразуя её в электричество.
Учёные провели дополнительные тесты, в ходе которых направляли воду сразу по двум или четырём трубкам. Это позволило увеличить мощность вдвое и даже вчетверо, что сделало возможным питание дюжины светодиодов.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале ACS Central Science.
