Ein Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der City University of Hong Kong (CityU) hat eine neue Form eines auf Wassertröpfchen basierenden Stromgenerators (DEG) entwickelt.
Der elektrische DEG-Generator hat eine ähnliche Struktur wie ein Transistor: ermöglicht eine sehr hohe Energieumwandlungseffizienz. Seine momentane Leistungsdichte ist im Vergleich dazu tausendfach erhöht generatori elettrici mit einer anderen Struktur.
Diese bahnbrechende Errungenschaft kann dazu beitragen, die wissenschaftliche Forschung zur Wasserkraft voranzubringen.
Das Ergebnis ist das Ergebnis einer gemeinsamen Anstrengung von drei Universitäten in den USA, China und Hongkong. Um genau zu sein, wurde es vom Professor durchgeführt Wang Zuankai der Maschinenbauabteilung der CityU. Professor arbeitete mit ihm zusammen Zeng Xiaocheng der University of Nebraska-Lincoln, USA. Eine dritte Phase des Projekts wurde dann von Professor entwickelt Wang Zhonglin, Gründungsdirektor und Chefwissenschaftler des Instituts für Nanoenergie und Nanosysteme der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking.
Ihre Entdeckung wurde in der neuesten Ausgabe des renommierten Wissenschaftsjournals Nature veröffentlicht mit dem Titel "Ein Tröpfchenstromgenerator mit hoher Momentanleistungsdichte".
So funktioniert der DEG-Generator
La Abbildung a ist die schematische Darstellung eines DEG, Droplet Energy Generator: Ein mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) beschichteter Objektträger, der mit einer dünnen Teflonfolie (PTFE) umwickelt ist und darauf eine Aluminiumelektrode platziert wird. Außerdem wirken die Wassertropfen als Tor zum Transistor und schließen den Stromkreis, wenn sie auf die Glasoberfläche treffen. Dort Abbildung b ist ein Bild, das vier parallele DEG-Vorrichtungen zeigt, die auf dem Glassubstrat hergestellt sind.
Der Unterschied zu anderen Generatoren
Ein herkömmlicher Tropfstromgenerator, der auf dem triboelektrischen Effekt basiert, kann Elektrizität erzeugen, die durch Kontaktelektrisierung und elektrostatische Induktion induziert wird, wenn ein Tropfen auf eine Oberfläche trifft. Die auf der Oberfläche erzeugte Ladungsmenge ist jedoch durch den Grenzflächeneffekt begrenzt, und infolgedessen ist die Energieumwandlungseffizienz ziemlich gering.
Um die Umwandlungseffizienz zu verbessern, verbrachte das Forschungsteam zwei Jahre mit der Entwicklung des DEG. Seine momentane Leistungsdichte kann bis zu erreichen 50,1 W / m². ER IST TAUSENDFACH HÖHER als ÄHNLICHE Geräte, und auch die Energieumwandlungseffizienz ist erheblich höher.
Professor Wang wies darauf hin, dass es zwei entscheidende Faktoren für die Erfindung gibt:
- Kontinuierliche Tröpfchen, die auf PTFE, ein Material mit einer nahezu permanenten elektrischen Ladung, auftreffen, bieten einen neuen Weg für die Akkumulation und Speicherung von hochdichten Oberflächenladungen.
- Wenn Wassertröpfchen kontinuierlich auf die Oberfläche des PTFE auftreffen, sammelt sich die erzeugte Oberflächenladung an und erreicht allmählich die Sättigung.
Diese neue Entdeckung half, alle Probleme früherer Generatoren zu überwinden.
Untersuchungen zeigen, dass ein einzelner Wassertropfen, der aus einer Höhe von 15 cm freigesetzt wird, eine Spannung von über 140 V erzeugen kann, die 100 kleine LED-Leuchten zum Leuchten bringen kann.
Professor Wang sagte, er hoffe, dass die Ergebnisse dieser Forschung dazu beitragen könnten, die Energie des Wassers zu nutzen, um das globale Problem der Knappheit erneuerbarer Energien zu lösen. Er glaubt, dass das neue Design langfristig auf verschiedenen Oberflächen angewendet und installiert werden kann, die Flüssigkeiten mit Feststoffen in Kontakt bringen. Auf diese Weise wird es möglich, die niederfrequente kinetische Energie im Wasser voll auszunutzen.
Ein Beispiel? Wie viele wollen Sie? Die Oberfläche des Rumpfes einer Fähre, eines Regenschirms, das Glas eines Fensters, sogar das Innere von Flaschen.
