科学家研发出漂浮式发电机，可利用雨滴下落发电

中国科学家近日研发出一款漂浮式水力伏打发电机，该发电机置于水面上，可将下落雨滴的能量直接转化为电能。这款水集成液滴发电机是由南京航空航天大学设计的，该设备重量轻、成本低，以水作为结构和导电组件。

传统的液滴发电机依赖于带有金属电极的刚性陆地装置，而这种新型设计可以自由漂浮。这种发电机不需要占用陆地，也不需要笨重的材料来收集能量。该研究的通讯作者、南航力学教授郭万林博士透露说："通过让水本身同时发挥结构和导电作用，我们解锁了液滴发电的新方法，这种方法重量轻、成本低，而且可以扩展规模。"

传统的液滴发电机通常依赖刚性基底和金属底电极，当雨滴击中电介质薄膜时产生电荷从而发电。不过，尽管这些设备可以产生高压电（通常为数百伏），但是它们的装置笨重、昂贵，而且受限于固体建筑材料的使用。相比之下，郭万林和他的团队研发的这种新型水集成设备直接漂浮在水体上，以水本身作为支撑基底和导电电极。

研究团队指出，这种新型水集成液滴发电机使用天然水体作为底电极。研究团队称，与传统系统相比，这一设计让材料重量减少了约80%，成本降低了近一半。当雨滴击中漂浮的电介质薄膜时，水体的不可压缩性和高表面张力提供了支撑雨滴冲击所需的机械强度，从而让液滴在表面上高效扩散。与此同时，水体中的离子充当电荷载体，让水成为一个稳定高效的电极。这些特性共同确保了漂浮式发电机每滴雨能产生大约250伏的电压，与依赖金属电极的传统陆地设备相当。

这一设备的耐用性也很突出。实验室测试表明，水集成液滴发电机在不同的温度、盐度甚至是被生物污染的湖水中都能可靠地运行。研究团队称："与许多在恶劣环境下性能会下降的能量设备不同，漂浮式发电机由于其介电层的化学惰性和水基结构的弹性可以持续稳定运行。"为了防止积水阻碍发电，研究人员添加了微型排水孔，让水向下流动而不是向上流动，从而让表面保持清洁以便雨滴冲击。这种自我调节机制让水集成液滴发电机即使在大雨中也能保持稳定的性能。

漂浮式发电机也展现出了强大的可扩展潜力。该团队公布的一款集成原型机面积为3.2平方英尺（0.3平方米），是同类产品中最大的，可以同时为50个发光二极管供电。水集成液滴发电机还能在几分钟内给电容器充电。随着进一步开发，这一设备可以部署在湖泊、水库或海岸上，在不占用土地的情况下获取可再生能源。它还可以支持监测水质、盐度和污染的环境监测系统。

在降雨频繁的地区，它还可以作为分布式能源，为当地电网供电或支持离网系统。郭万林在新闻稿中说："这为无土地水力伏打发电系统打开了大门，这种系统可以补充太阳能和风能等其他可再生能源技术。"研究团队指出，这一概念可能会重塑未来的绿色创新。他们在结论中写道："这一耐用、高效、可扩展的原型机的示范标志着向实际应用迈出了重要一步。"

该研究发表在《国家科学评论》上。

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