水力发电作为一种可再生能源已经使用了几千年,那么今天我们在做些什么来让雨水为我们服务呢?在20世纪,同样的原理导致了巨大的水力发电项目,但科学家们已经发现了一种更有效的雨水能量收集方法,可以扩大规模。
水力发电。
雨滴发电以前曾被用作微型发电的一种形式,用于为房屋和小型水净化系统供电-通过捕获和漏斗雨水来驱动小型涡轮机。
另一种方法是使用压电材料,这种材料根据雨滴撞击表面时释放的能量发电。
但中国、香港和美国大学的研究人员发现的这种方法,使用摩擦电(静电)纳米发电机在材料中产生和储存电力。
“我们的研究表明,从15厘米高度释放的100微升[1微升=百万分之一升]的水可以产生超过140伏的电压。
而所产生的电力可以点亮多达百个小型发光二极管灯泡,“香港城市大学的王钟琳教授说。
传统的水力发电技术无法与其规模相当的电力按比例发电,只有在大量用水量的情况下才能有效工作。
这种新型液滴发电机所使用的材料将聚四氟乙烯薄膜与铟、锡氧化物电极和铝电极结合在一起。
当雨滴击中设备时,它们会将部件连接起来,形成一个闭环系统。
下落的雨滴产生的动能有效地转化为电能。
当液滴撞击时,表面电荷会在器件上积累,然后随着扩散的水连接两个电极,表面电荷就会释放出来。
该系统实现的功率密度和能量转换效率是同类设备的几千倍。
电源限制。
安装在试验平台上的新建造的潮汐发电涡轮机。
当前技术的局限性意味着降雨、海浪和海潮中的低频动能没有得到有效的收集。
考虑到地球表面约70%是水,潮汐发电和波浪发电可能是人类可用的最丰富的可再生能源。
虽然世界上的大型潮汐发电项目相当少,但研究仍在继续,使用压电和摩擦电材料的波浪发电可能会给所谓的“蓝色能源”带来革命性的变化。
王教授指出,他的水滴发生器在淡水和咸水中都有效,因此几乎可以在任何地方使用。