В ходе одного эксперимента капающая вода непрерывно питала 12 светодиодных лампочек. Новый способ получения экологически чистой энергии может обеспечить работу вашего освещения с помощью дождя.
Гидроэнергетика обычно использует движение воды для выработки электроэнергии с помощью механической энергии, такой как вращение турбин в плотине. Но новый метод, описанный 16 апреля в ACS Central Science, не учитывает механику и использует крошечные выбросы энергии, возникающие, когда дождь попадает в узкую трубу.
“Дождь содержит много энергии”, - говорит Сиоулинг Сох, инженер из Национального университета Сингапура. “Если мы сможем использовать это огромное количество энергии, мы сможем двигаться к более устойчивому обществу”. Методика Соха и его коллег основана на разделении зарядов - процессе, при котором противоположно заряженные частицы разделяются в пространстве, создавая напряжение между ними. Это то же явление, что шарканье по ковру, а затем удар током при прикосновении к выключателю.
Вода, текущая по трубе, может накапливать электрический заряд, иногда достаточно большой, чтобы использовать его для получения энергии. Но вода может двигаться разными способами — в зависимости от ширины трубы по сравнению с потоком и от того, смешивается ли воздух с водой. На приведенных ниже панелях показаны пять сценариев потока, каждый из которых проиллюстрирован и сфотографирован в порядке возрастания количества генерируемой электроэнергии (слева) до минимума (справа). Предыдущие эксперименты показали, что вода, текущая по проводящей трубке, также создает разделение зарядов. По мере того, как вода течет, отрицательно заряженные молекулы гидроксида накапливаются на поверхности трубки, оставляя в воде избыток положительно заряженных ионов водорода. Но степень разделения зарядов незначительна, а производимая энергия перевешивается мощностью, необходимой для прокачки воды через систему. Сох хотел найти способ обойти это.
Вместо того, чтобы использовать непрерывный поток воды, он и его команда собирали капли, похожие на капли дождя, в трубочку шириной в два миллиметра, примерно с рисовое зернышко. Внутри трубки капли воды текли с воздушными карманами между ними, создавая так называемый "пробковый поток". По словам Soh, разветвленные потоки обеспечивают более высокую степень разделения заряда, чем непрерывные потоки, что приводит примерно в 100 000 раз к увеличению расхода энергии.
Пройдя по всей длине трубки, каждая заряженная капля попадала в чашку из нержавеющей стали. Провода, подсоединенные к трубке и чашке, позволяли накопленному заряду в каждой из них питать цепи, создавая электрический ток. Подача электроэнергии из четырех 32-сантиметровых трубок в течение 20 секунд обеспечивала непрерывное питание 12 светодиодных лампочек.
“Мы считаем, что это будет полезно в дождливых местах, в том числе в тропических странах, таких как Сингапур”, - говорит Сох.
Этот метод можно было бы расширить, установив дождеуловительные трубки на крышах или рядом с источниками воды, которые создают струи воды, идеально подходящие для создания заторов, таких как водопады.