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水滴から信じられないほどの電気を作り出す装置とは、その詳細を徹底解説します!

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本記事は、Single Water Drop Produces Enough Power To Light Up 100 LED Bulbs
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約1分57秒

・新しい液滴ベースの発電機は、信じられないほどのエネルギー変換効率とともに瞬時の電力密度を提供します。

 

 

・装置は、たった0.1ミリリットルの液滴(5.9インチの高さから)のみを使用して、140Vもの電気を作り出すことができます。

 

 

19世紀の終わりに水力発電は、電気を発生させるソースとなりました。それは落ちる水、または高速の水のエネルギーから派生しており、全てのプロセスにおいて自然に優しいものと言えます。

 

 

地球の表面の70%以上が、水で覆われています。しかし既存の技術では、潮や波に含まれる運動エネルギーを使用して、それを電気エネルギーに効率的に変換することはできません。

 

 

海の波、川、潮、さらには雨滴からのエネルギーを利用するために多大な努力が行われてきましたが、エネルギー変換効率(水から電気へ)は非常に低いままでした。

 

 

この変換効率を高めるため、香港市立大学の研究者が率いるチームは、瞬時の電力密度と、信じられないほどのエネルギー変換効率を実現する液滴ベースの発電機(DEG)を構築しました。

 

 

摩擦電気効果に依存する既存のドロップレットエネルギージェネレーターとは異なり、新しいDEGは、優れた電力密度(最大50.1W/m2)と、大幅に高いエネルギー変換効率を提供する電界効果トランジスタのような構造を備えています。

 

 

仕組み

 

 

ふたつのメインパラメーターを基本として発明されました。

 

 

1.ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)と呼ばれる、合成フルオロポリマーに当たる連続した液滴。

 

 

2.酸化インジウムスズ(ITO)電極、アルミニウム電極、およびその上に堆積したPTFEの膜で構成される新しいデバイス。

 

 

PTFEは、半永久的な電荷を持つテトラフルオロエチレンの合成フルオロポリマーです。水滴がPTFEに当たると、表面の電荷が蓄積し、最終的に飽和点に達します。これにより、高密度の表面電荷を蓄積して保存する、新しい方法が可能になります。

 

 

本発明の第2の重要なパラメータは、電界効果トランジスタに類似した独特の構造セットです。これには2つの電極と、その上に堆積したPTFEのフィルムが含まれています。水滴がPTFE表面に当たって広がると、ITOとアルミニウム電極を橋渡しし、デバイスを閉じたループ電気回路に変換します。

 

 

 

 

水滴が2つの電極を接続すると、PTFEの表面に蓄積された電荷が放出され、電流が発生します。デバイスは高密度の電荷を完全に放出するため、エネルギー変換効率と瞬時電力密度の両方が大幅に向上します。

 

 

パワー出力

 

 

調査結果によって、5.9インチの高さから放出される0.1ミリリットルの水滴が、140 Vの電圧を生成することが分かりました。これは、100個の小さなLED電球を点灯するのに十分であることを示しています。

 

 

印象的な瞬間電力密度は、PTFEの表面に落ちる水に由来します。研究者によると、この自由で再生可能な水の運動エネルギーは、より有効に利用できます。

 

 

さらに印象的なのは、海水と雨水の両方を発電に使用できることです。相対湿度の低下は、発電効率に影響しません。研究チームは、彼らの装置が、再利用可能エネルギーの不足という世界的な問題を改善すると信じています。

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