Учёные создали плавучий генератор, вырабатывающий электричество из капель дождя

Учёные разработали плавающую систему, способную преобразовывать капли дождя в электричество, используя воду не только как объект воздействия, но и как структурный и проводящий элемент. Данные о проведённом командой Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики (NUAA, КНР) техническом эксперименте опубликованы в журнале National Science Review.

В этой системе — так называемом генераторе капель (droplet electricity generator) — платформа размещается на поверхности водоёма, и сама вода выполняет роль опорного основания и нижнего электрода. При попадании капли дождя на диэлектрическую плёнку, натянутую над поверхностью воды, возникает электрический импульс. В отличие от традиционных подобных устройств, где нужны жёсткие и тяжёлые материалы, новое решение снижает вес конструкции примерно на 80% и уменьшает затраты на изготовление — примерно вдвое.

Когда капля падает на диэлектрическую плёнку, вода под ней, благодаря своей несжимаемости и натяжению поверхности, позволяет капле более эффективно растекаться и контактировать с системой. Ионы, находящиеся в воде, действуют как носители заряда, что делает воду надёжным электродом. Таким образом с каждой каплей устройство генерирует напряжение порядка 250 вольт, что сопоставимо с выдачей аналогичных устройств на твёрдой подложке.

Преимуществом конструкции является её устойчивость: тестирование показало, что генератор работал в широком диапазоне температур и солёности, а также в природных водоёмах с биообрастанием, где многие аналогичные устройства выходят из строя. Устройство сохраняло работоспособность благодаря химической инертности диэлектрического слоя и водной структуре, устойчивой к внешним условиям.

Учеными был собран прототип площадью 0,3 м², что значительно больше типовых площадей генераторов капель. Он смог зажечь 50 светодиодов (LED) одновременно и зарядить конденсаторы до полезных напряжений всего за несколько минут.

Авторы технологии подчёркивают, что она может быть особенно полезна на водоёмах, резервуарах или прибрежных зонах, где установка наземных генераторов затруднена или нежелательна. По словам одного из руководителей проекта, профессора Ваньлинь Го, «позволяя воде выполнять и структурную, и электрическую функции, мы открываем путь к водно-свободным гидровольтаическим системам, которые могут дополнять солнечную и ветровую генерацию».

Тем не менее разработчики отмечают, что перед массовым внедрением предстоят дополнительные задачи: реальные капли дождя имеют разные размеры и скорости, что может влиять на эффективность генерации; сохранение долговечности больших диэлектрических плёнок в сложных внешних условиях требует доработки.