城大新發電機 一滴水點亮百LED

By on February 10, 2020

原文刊於信報財經新聞「StartupBeat創科鬥室

城大研究團隊部分成員,(左起)鄭煥璽、徐王淮、王鑽開、張超及宋雨欣。(城大圖片)

城大研究團隊部分成員,(左起)鄭煥璽、徐王淮、王鑽開、張超及宋雨欣。(城大圖片)

由香港城市大學學者領導的研究團隊,研發出新型水滴發電機(Droplet-based Electricity Generator, DEG),聲稱其較現時類似的水滴發電機,瞬時功率密度增加數以千倍,一滴水足以點亮100盞小LED燈,研究結果剛於最新一期國際權威學術期刊《自然》發表。

研究由城大機械工程學系王鑽開教授、美國內布拉斯加大學林肯分校曾曉成教授,以及中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士合作領導。新型液滴發電機的瞬時功率密度、即每方米可產生的最高能量達到50.1瓦。

王鑽開指出,這項新研發有兩大關鍵︰第一是團隊發現,當水滴持續撞擊可長期帶有電荷的永電體材料聚四氟乙烯(PTFE),所產生的表面靜電荷(Surface Charge)會不斷累積至飽和水平,有助克服電荷密度低之瓶頸問題。

當水滴撞擊玻璃片的表面,充當晶體管的柵極,就「接通」了電路。(城大圖片)

當水滴撞擊玻璃片的表面,充當晶體管的柵極,就「接通」了電路。(城大圖片)

水滴撞擊釋放電荷

另一關鍵是團隊研發的一組獨特結構,類似「場效應晶體管」(Field-effect Transistor)。該結構由一個鋁電極,以及一個表面加上一層PTFE薄膜的銦錫氧化物(ITO)電極所組成;PTFE和ITO電極負責電荷產生、儲存和感應。

當水滴撞擊PTFE/ITO表面並散開時,由於水是導電的,它會接通成一個可通電的完整電路。透過這獨特設計,連續不斷的水滴,使PTFE上積存了密度很高的表面電荷;同時,每當水滴接通了兩個電極,積存在PTFE的電荷全被釋放,繼而產生電流。

簡單而言,一滴100微升的水滴由15厘米高度滴下,可以產生超過140伏特電壓,水滴發電機產生的電能足以點亮100盞小LED燈。這項突破性成果有助推動水力發電,例如安裝在輪船船身、海岸邊以至雨傘表面或水樽內,應對全球可再生能源短缺問題。

在電荷飽和狀態下,一滴水滴產生的電能,足以點亮100盞LED燈。(城大圖片)

在電荷飽和狀態下,一滴水滴產生的電能,足以點亮100盞LED燈。(城大圖片)

支持 StartupBeat

如欲投稿、報料,發佈新聞稿或採訪通知,按這裡聯絡我們