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              一滴水可點(diǎn)亮100盞小LED燈,我國(guó)學(xué)者成功研發(fā)新型液滴式發(fā)電機(jī)

              2020/2/19 10:03:13 作者: 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)
              摘要:據(jù)了解,傳統(tǒng)液滴發(fā)電機(jī)基于液滴撞擊表面時(shí)的摩擦和靜電感應(yīng)而產(chǎn)生電力。但受表面摩擦電荷數(shù)量的限制,這種方式的電能轉(zhuǎn)化效率較低。而這個(gè)團(tuán)隊(duì)的兩大關(guān)鍵性發(fā)現(xiàn)克服了這一問(wèn)題。

              記者18日從香港城市大學(xué)獲悉,由該校學(xué)者領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),成功研發(fā)出一款新型液滴式發(fā)電機(jī)。該液滴發(fā)電機(jī)設(shè)有類似晶體管的結(jié)構(gòu),使其瞬時(shí)功率密度較現(xiàn)時(shí)類似的液滴發(fā)電機(jī)增加數(shù)千倍,并大大提升電能轉(zhuǎn)化效率。這一成果發(fā)表于最新一期《自然》雜志上。


              據(jù)了解,傳統(tǒng)液滴發(fā)電機(jī)基于液滴撞擊表面時(shí)的摩擦和靜電感應(yīng)而產(chǎn)生電力。但受表面摩擦電荷數(shù)量的限制,這種方式的電能轉(zhuǎn)化效率較低。而這個(gè)團(tuán)隊(duì)的兩大關(guān)鍵性發(fā)現(xiàn)克服了這一問(wèn)題。


              團(tuán)隊(duì)成員、香港城市大學(xué)王鉆開教授介紹,這兩大關(guān)鍵性發(fā)現(xiàn)一是當(dāng)水滴持續(xù)撞擊可長(zhǎng)期帶有電荷的永電體材料聚四氟乙烯(PTFE)時(shí),所產(chǎn)生的表面靜電荷會(huì)不斷累積至飽和水平。二是他們研發(fā)了一組類似于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的獨(dú)特結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)由一個(gè)鋁電極和一個(gè)表面加上了一層PTFE薄膜的銦錫氧化物(ITO)電極所組成。當(dāng)水滴撞擊PTFE/ITO表面,并在表面上散開時(shí),由于水是導(dǎo)電的,會(huì)“接通”鋁電極和PTFE/ITO兩個(gè)電極之間的通路,變成一個(gè)可通電的完整電路?;谶@項(xiàng)設(shè)計(jì),連續(xù)不斷的水滴使PTFE上積存了高密度的表面靜電荷。同時(shí),每當(dāng)水滴接通了兩個(gè)電極,所有積存在PTFE上的電荷都全被釋放,產(chǎn)生電流。因此,瞬時(shí)功率密度和電能轉(zhuǎn)化效率都大幅提升。


              “我們的研究顯示,一滴100微升的水滴由15厘米的高度滴下,可產(chǎn)生超過(guò)140伏特電壓,發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能足以點(diǎn)亮100盞小LED燈。”王鉆開表示,這項(xiàng)研究成果可以幫助全球開發(fā)更多水資源,未來(lái)可以推廣和安裝在不同液體與固體接觸的表面上,例如輪船船身、海岸邊甚至雨傘表面,以充分利用低頻的水動(dòng)能。



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