Исследователи из Национального университета Сингапура разработали систему, способную преобразовывать энергию дождевых капель в электричество, используя эффект пробкового потока. Работа опубликована в журнале ACS Central Science, где подробно описан эксперимент, показавший, что капли воды, падающие по вертикальной трубке, могут генерировать достаточно энергии для питания светодиодов.
Основой новой технологии стала полимерная трубка диаметром 2 мм и длиной 32 см, в верхнюю часть которой через металлическую иглу поступают капли воды размером, сопоставимым с дождевыми. Падая внутрь трубки, капли сталкиваются с её поверхностью и создают так называемый пробковый поток — чередующиеся водяные столбы и воздушные карманы. Этот тип движения, по словам Сиоулинга Соха, автора-корреспондента статьи, позволяет эффективно разделять электрические заряды по мере прохождения жидкости по внутренней поверхности трубки.
Когда вода достигала нижней части конструкции, она собиралась в резервуаре, соединённом с системой проводов. Один провод был размещён в чашке, другой — у устья трубки. Возникающее при движении воды разделение зарядов фиксировалось, и полученная энергия шла на питание внешней цепи.
Согласно результатам испытаний, система показала преобразование более 10% потенциальной энергии падающей воды в электрическую. Это значение значительно превышает эффективность аналогичных систем, использующих непрерывный поток жидкости. Для сравнения: эффективность пробкового потока оказалась выше на пять порядков. Исследователи подчёркивают, что при реальной интенсивности осадков система может производить заметное количество энергии.
В другом эксперименте команда направила поток капель одновременно по двум трубкам, а затем расширила систему до четырёх каналов. В результате установка смогла стабильно зажечь 12 светодиодов в течение 20 секунд. Это, как отмечают авторы, подтверждает потенциал технологии для применения в маломасштабных энергосистемах, особенно в условиях городской среды — например, на крышах домов или водосточных системах.
Ранее учёные предпринимали попытки повысить эффективность генерации энергии на основе микро- и наноканалов, однако такие конструкции требовали перекачки воды под давлением, что делало систему неэнергоэффективной. Новый подход основан на естественном поведении воды и не требует сложного оборудования.
Разработка финансировалась Министерством образования Сингапура, Агентством по науке, технологиям и исследованиям, а также Институтом инноваций в области здравоохранения Национального университета Сингапура. Исследователи подчеркивают, что их метод может стать одним из возможных решений для сбора возобновляемой энергии в районах с частыми дождями и ограниченным пространством.