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一滴水可点亮100盏小LED灯,我国学者成功研发新型液滴式发电机

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2020-02-19 作者: 来源:科技日报 浏览量: 网友评论: 0
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摘要: 据了解,传统液滴发电机基于液滴撞击表面时的摩擦和静电感应而产生电力。但受表面摩擦电荷数量的限制,这种方式的电能转化效率较低。而这个团队的两大关键性发现克服了这一问题。

记者18日从香港城市大学获悉,由该校学者领导的研究团队,成功研发出一款新型液滴式发电机。该液滴发电机设有类似晶体管的结构,使其瞬时功率密度较现时类似的液滴发电机增加数千倍,并大大提升电能转化效率。这一成果发表于最新一期《自然》杂志上。


据了解,传统液滴发电机基于液滴撞击表面时的摩擦和静电感应而产生电力。但受表面摩擦电荷数量的限制,这种方式的电能转化效率较低。而这个团队的两大关键性发现克服了这一问题。


团队成员、香港城市大学王钻开教授介绍,这两大关键性发现一是当水滴持续撞击可长期带有电荷的永电体材料聚四氟乙烯(PTFE)时,所产生的表面静电荷会不断累积至饱和水平。二是他们研发了一组类似于场效应晶体管的独特结构,该结构由一个铝电极和一个表面加上了一层PTFE薄膜的铟锡氧化物(ITO)电极所组成。当水滴撞击PTFE/ITO表面,并在表面上散开时,由于水是导电的,会“接通”铝电极和PTFE/ITO两个电极之间的通路,变成一个可通电的完整电路。基于这项设计,连续不断的水滴使PTFE上积存了高密度的表面静电荷。同时,每当水滴接通了两个电极,所有积存在PTFE上的电荷都全被释放,产生电流。因此,瞬时功率密度和电能转化效率都大幅提升。


“我们的研究显示,一滴100微升的水滴由15厘米的高度滴下,可产生超过140伏特电压,发电机产生的电能足以点亮100盏小LED灯。”王钻开表示,这项研究成果可以帮助全球开发更多水资源,未来可以推广和安装在不同液体与固体接触的表面上,例如轮船船身、海岸边甚至雨伞表面,以充分利用低频的水动能。



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