«В дожде много энергии», — говорит Сиоулинг Сох, инженер Национального университета Сингапура. «Если мы сможем задействовать этот огромный объем энергии, мы сможем двигаться к более устойчивому обществу».
Подпишитесь на нашу рассылку
Каждый четверг мы подводим итоги научных достижений недели.
Техника Соха и коллег основана на разделении зарядов, процессе, в котором противоположно заряженные частицы становятся пространственно разделенными, создавая между ними напряжение. Это то же самое явление, что и шарканье по ковру, а затем удар током при касании выключателя.
Вода, текущая в трубке, может накапливать электрический заряд, иногда достаточно большой, чтобы использовать его для получения энергии. Но есть много способов, которыми вода может двигаться — в зависимости от ширины трубки по сравнению с потоком и от того, попадает ли воздух в воду. На панелях ниже показаны пять сценариев потока, каждый из которых проиллюстрирован и сфотографирован, упорядоченных от наибольшей генерируемой электроэнергии (слева) к наименьшей (справа).
C. Ao et al/ACS Central Science 2025 (CC-BY 4.0)
Предыдущие эксперименты показали, что вода, протекающая через проводящую трубку, также создает разделение зарядов. По мере течения воды отрицательно заряженные молекулы гидроксида накапливаются на поверхности трубки, оставляя избыток положительно заряженных ионов водорода в воде. Но величина разделения зарядов незначительна, а вырабатываемая 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 капали капли, похожие на дождь, в трубку шириной два миллиметра, что примерно соответствует ширине рисового зерна. Внутри трубки капли воды текли с воздушными карманами между ними, создавая схему движения, называемую пробковым потоком. Пробковые потоки вызывают большее количество разделения зарядов, чем непрерывные потоки, говорит Со, что приводит к примерно в 100 000 раз больше энергии.
Пройдя всю длину трубки, каждая заряженная капля падала в чашку из нержавеющей стали. Провода, подключенные к трубке и чашке, позволяли накопленному в каждой из них заряду питать цепи, создавая электрический ток. Поток из четырех 32-сантиметровых трубок в течение 20 секунд производил достаточно электроэнергии, чтобы непрерывно питать 12 светодиодных лампочек в течение этого времени.
«Мы думаем, что это будет полезно в дождливых местах, включая тропические страны, такие как Сингапур», — говорит Сох.
Метод можно масштабировать, установив дождеулавливающие трубы на крышах или рядом с источниками воды, которые создают струи воды, идеальные для создания пробкового потока, например, водопадов.
Цитаты
C. Ao et al . Plug-flow: генерация возобновляемой электроэнергии с использованием воды из природы путем преодоления предела длины Дебая . ACS Central Science . Опубликовано онлайн 16 апреля 2025 г. doi: .
Джуд Коулман
https://www.sciencenews.org/