高瞬时功率密度的水滴发电机
高瞬时功率密度的水滴发电机
A Droplet-based Electricity Generator with High Instantaneous Power Density
水力发电主要利用水位落差，将水的势能转化为水轮的机械能，从而推动电磁发电机并产生电。该发电装置笨重、效率低下且只能利用海浪、潮汐、河流的中高频运动。而在这些水体，甚至雨水中蕴藏的低频动能一直未能很有效率地转化为电能。此前，科学家研究过依据摩擦起电效应制造的水滴发电机，利用每个液滴撞击表面时的摩擦和静电感应产生电力。但一滴水能够产生的表面摩擦电荷非常少，因此这种传统水滴发电机的电能转化效率非常低。鉴于此，研究者开发了一种新型液滴发电机，使用可以长期保有电荷的永电体材料——聚四氟乙烯(PTFE)作为界面材料，解决了过去水滴发电机中，电荷密度低导致的低效率问题；此外借鉴FET三极管的结构，液滴发电机由铝(Al)电极，聚四氟乙烯(PTFE)薄膜和氧化铟锡(ITO)电极三层结构组成，将撞击的界面效应转变为体效应，大幅提升瞬时功率密度，相比传统方案中水滴机械能转化为电能的功率得到3个数量级的提高。
Xu W, Zheng H, Liu Y, et al., Nature, 578(7795): 392-396, 2020.
本文来源：中国微米纳米技术学会《新科技快讯》2020年第2期，点击“阅读原文”，查看更多最新科技信息。