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一滴水点亮100盏LED灯威尼斯人电子科学家打造水滴发电机
作者: 发表时间:2020年07月14日

  近日,由香港城市大学机械工程学系的王钻开教授、美国内布拉斯加大学林肯分校的曾晓成教授和威尼斯人电子科学院北京纳米能源与系统研究所的王中林院士合作领导的研究团队,研发出了一种新型的水滴发电机(droplet-based electricity generator,DEG)。这项研究发表在《自然》杂志上,新型水滴发电机的瞬时功率密度,即每平方米在单位时间内产生的最大电能可达50.1W,是其他原理类似的水滴发电机的数千倍。实验显示,一滴水产生的电能足以点亮100盏小LED灯。

  研究团队使用了一种可以长期保有电荷的永电体材料——聚四氟乙烯(PTFE)。当水滴持续不断地撞击PTFE薄膜时,摩擦起电产生的表面电荷能够不断在PTFE膜中积累,直至饱和。这样,经过液滴的连续撞击后,PTFE就能够储存高密度的表面电荷。这样就解决了过去水滴发电机中,电荷密度低导致的低效率问题。

  整个水滴发电机非常小巧,主要由一个铝电极,以及一个表面覆有一层PTFE薄膜的铟锡氧化物(ITO)电极组成。在发电前,需要16000余次水滴滴落或直接注入离子,使PTFE积攒负电荷至饱和状态。这时,水滴发电机可以开始运行。

  整个发电过程可以分为三步,在整个过程中,PTFE膜上积累的表面电荷并未释放,开始发电后,整个电路中电流的来源其实是ITO在每个循环中通过静电感应储存的正电荷。由于静电感应,电路断开时其正电荷数量与PTFE上积累的电荷量相同。也就是说,每一滴水的发电量都是之前16000余次水滴滴落摩擦起电量的总和。(来源:新浪威尼斯人平台)

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