Ein Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der City University of Hong Kong (CityU) hat eine neue Form des auf Wassertropfen basierenden Stromgenerators (DEG) entwickelt.
Der elektrische DEG-Generator hat eine ähnliche Struktur wie ein Transistor: es ermöglicht eine sehr hohe Energieumwandlungseffizienz. Seine momentane Leistungsdichte ist im Vergleich zu um das Tausendfache erhöht generatori elettrici mit einer anderen Struktur.
Diese bahnbrechende Leistung kann dazu beitragen, die wissenschaftliche Forschung zur Wasserkraft voranzutreiben.
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 Universität von Nebraska-Lincoln in den 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 der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht mit dem Titel „Ein Tröpfchenstromgenerator mit hoher momentaner Leistungsdichte“.
So funktioniert der DEG-Generator
La Abbildung a ist das schematische Diagramm eines DEG-Tröpfchenenergieerzeugers: Ein mit Indiumzinnoxid (ITO) beschichteter und in einen dünnen Teflonfilm (PTFE) eingewickelter Objektträger und eine Aluminiumelektrode werden darauf gelegt. Die Wassertropfen wirken auch als Gate zum Transistor und vervollständigen 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 Tropfkraftgenerator, der auf dem triboelektrischen Effekt basiert, kann Elektrizität erzeugen, die durch Kontaktelektrifizierung 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, hat das Forschungsteam zwei Jahre lang die DEG entwickelt. Seine momentane Leistungsdichte kann bis zu erreichen 50,1 W / m². Es sind Tausende von Zeiten höher als bei ähnlichen Geräten, und die Energieumwandlungseffizienz ist ebenfalls erheblich höher.
Professor Wang wies darauf hin, dass es zwei entscheidende Faktoren für die Erfindung gibt:
- Kontinuierliche Tröpfchen, die auf PTFE, ein Material mit nahezu permanenter elektrischer Ladung, einwirken, bieten einen neuen Weg für die Akkumulation und Speicherung von Oberflächenladungen mit hoher Dichte.
- Wenn Wassertropfen kontinuierlich auf die PTFE-Oberfläche treffen, baut sich die erzeugte Oberflächenladung auf 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, wodurch 100 kleine LED-Leuchten beleuchtet werden können.
Professor Wang hoffte, dass die Ergebnisse dieser Forschung dazu beitragen könnten, Wasserenergie zu gewinnen, um das globale Problem der Verknappung erneuerbarer Energien zu lösen. Er glaubt, dass das neue Design auf lange Sicht auf verschiedenen Oberflächen angewendet und installiert werden kann, die Flüssigkeiten in Kontakt mit Feststoffen bringen. Auf diese Weise wird es möglich sein, die niederfrequente kinetische Energie im Wasser voll auszuschöpfen.
Ein Beispiel? Wie viele wollen Sie? Die Oberfläche des Rumpfes einer Fähre, ein Regenschirm, das Glas eines Fensters, sogar das Innere von Flaschen.
