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 von der University of Nebraska-Lincoln, USA. Anschließend entwickelte der Professor eine dritte Phase des Projekts 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 Tröpfchenenergiegenerator, der auf dem triboelektrischen Effekt basiert, kann Elektrizität erzeugen, die durch Kontaktelektrisierung und elektrostatische Induktion induziert wird, wenn ein Tröpfchen auf eine Oberfläche trifft. Allerdings ist die an der Oberfläche erzeugte Ladungsmenge durch den Grenzflächeneffekt begrenzt, sodass die Energieumwandlungseffizienz recht gering ist.
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 sagte, er hoffe, dass die Ergebnisse dieser Forschung dazu beitragen könnten, Wasserenergie zu gewinnen, um das globale Problem des Mangels an erneuerbaren Energien anzugehen. 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, ein Regenschirm, das Glas eines Fensters, sogar das Innere von Flaschen.
