湖南
在能源探索的道路上，科學家們又有了新奇且實用的發現！最近，一個研究團隊找到了把雨滴轉化為可用電能的奇妙方法，讓雨水這個常見的自然現象有了新用途。
傳統的水力發電依賴大量水流推動渦輪機運轉，所以只能在像河流這樣水源充足的地方實現。對于較小、流速慢的水流，科學家嘗試利用電荷分離來發電，讓水流過帶有導電表面的通道產生電能。但這個方法效率很低，因為電荷只在水接觸的表面產生。后來，科學家想用微納米級的通道增加表面積來提高效率，可通道太小，水難以流動，泵送水消耗的能量比產生的電能還多。
現在，由 Siowling Soh、Chi Kit Ao 等人組成的研究團隊另辟蹊徑。他們設計了一個簡單的裝置：讓水從塔頂通過金屬針頭流出，形成雨滴大小的水珠，滴入一根 12 英寸（32 厘米）高、2 毫米寬的垂直聚合物細管。水滴在管子頂部碰撞，形成一種特殊的 “柱塞流”，也就是短水柱和空氣柱交替出現的狀態。當水在管子里向下流動時，電荷就會分離。研究人員在管子頂部和底部收集水的杯子里裝上電線，就能把產生的電能收集起來。
這個 “柱塞流” 系統可太厲害了！它能把超過 10% 的水流能量轉化為電能，相比連續水流，產生的電量多了 5 個數量級。而且，實驗中測試的水滴速度比雨滴慢很多，這意味著該系統完全可以用來收集雨滴的能量發電。研究人員還發現，讓水同時或依次流過兩根管子，產生的能量會翻倍。利用這個原理，他們讓水通過四根管子，產生的電能就能讓 12 個 LED 燈持續亮 20 秒。
這種利用雨水發電的方式不僅效率高，還簡單易操作、方便維護，特別適合安裝在城市的屋頂等地方，為城市提供可持續、低成本的清潔能源。該研究成果已經發表在《美國化學學會中心科學》雜志上。也許在不久的將來，我們的屋頂就能收集雨水發電，讓生活變得更加環保和便利！
參考資料：DOI： 10.1021/acscentsci.4c02110
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