Китайские ученые из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики провели эксперимент, в котором они использовали падающую каплю воды для генерации электроэнергии и искрового разряда. Для этого они подготовили специальную поверхность, состоящую из двух слоев: верхнего слоя из алюминия и нижнего слоя из меди. Между этими слоями они поместили тонкую изоляционную пленку из полиимида. Затем они подвесили каплю воды над этой поверхностью на высоте 25 см и позволили ей упасть. При соприкосновении капли с поверхностью происходило следующее: Капля воды действовала как диэлектрик, то есть вещество, которое не проводит электрический ток, но может накапливать заряды на своих поверхностях. Таким образом, капля воды создавала двойной электрический слой между металлическими слоями, делая всю систему похожей на суперконденсатор .
Суперконденсатор — это устройство, которое может быстро заряжаться и разряжаться, накапливая большое количество энергии. В этом случае, энергия накапливалась за счет кинетической энергии падающей капли и потенциальной разности между металлическими слоями . Когда напряжение между металлическими слоями достигало определенного порога, происходил пробой изоляции и искровой разряд. Этот разряд имел достаточно высокую энергию, чтобы ионизировать газы в воздухе и разложить воду на водород и кислород.
Ученые снимали процесс высокоскоростной камерой и измеряли электрические характеристики. Они обнаружили, что максимальное напряжение, которое они смогли получить, составило 1200 вольт, а максимальная мощность — 1,2 милливатта. Они также построили математическую модель, которая объясняет, как достичь такого высокого напряжения и какие факторы на него влияют .
Ученые считают, что их метод может иметь различные прикладные применения, такие как добыча водорода, ионизация газов, очистка воды, дезинфекция и другие. Они также надеются, что их исследование может способствовать развитию новых источников энергии, основанных на использовании воды и гравитации .