​​​在利用降雨捕获清洁能源方面取得重大进展

当两种材料接触时，其表面上的带电实体会受到轻微推动。这就是气球在皮肤上摩擦产生静电的原因。同样，流过某些​​​​表面的水也会获得或失去电荷。现在，有研究人员在《ACS Central Science》期刊上发表文章称已经利用这种现象，根据流经管道的雨状液滴进行发电。他们展示了一种新型流动模式，其产生的功率足以​​​​​​点亮 12 个 LED。 

这项研究的通讯作者 Siowling Soh 表示：“通过垂直管道落下的水会采用特定的流动模式，也就是塞流，来产生大量的电力。这种塞流模式可以收集雨能来产生清洁和可再生的电力。” 

当流水推动涡轮机时，就会发电。但水力发电仅限于水量充沛的地方，例如河流。对于流量较小且流速较慢的水，另一种选择是利用电荷分离，这是一种水在通过具有导电内表面的通道时产生电荷的现象。然而电荷分离效率极低，因为这仅限于水流过的表面。此前，科学家们曾试图通过微纳尺度通道为连续的水流提供更多表面积，从而提高其效率。但是，水不会自然通过如此微小的通道，如果采用泵送方式，则所需能量比产生的能量还要多。因此，Soh、Chi Kit Ao 及同事想要利用能让雨水通过的更大通道发电。 

该团队设计了一个简单​​装置，使水可以通过金属针从塔底流出，将雨水大小的水滴喷入 ​​​​32 厘米（12 英寸）​高、2 毫米宽的垂直​聚合物管的开口中。液滴与管顶正面碰撞​​产生了塞流：短水柱中夹杂着气阱。当水顺着管内流下时，电荷会分离。这些水随后收集在管下方的杯中。放置在管顶和杯中的电线负责收集电力。 

塞流系统将管道流水 10% 以上的能量转化为电能。而且，与连续流动的水相比，塞流产生的电力要多出 5 个数量级。由于所测液滴速度比降雨速度慢得多，研究人员认为该系统可用于从落下的雨滴中收集电力。 

在另一项实验中，研究人员观察到，让水同时或依次流经两根管子，产生的能量是原来的两倍。根据这些信息，他们让水流经四根管子，从而为 12 个 LED 灯连续供电 20 秒。研究人员表示，与水力发电厂相比，塞流能源可能更容易设置和维护，可以方便地用于屋顶等城市空间。   

作者对新加坡教育部、新加坡科技研究局和新加坡国立大学医疗健康创新与科技研究院的资助致以最诚挚的感谢。 

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