DEG generátor. Kredit: City University of Hong Kong / Nature.

Když prší, tak s každou kapkou vody dopadá špetka energie. A byl by hřích tuhle energii nevyužít, třeba k výrobě elektřiny. Pochopitelně nejde o úplně nový nápad. Vědci a inženýři ale doposud nedokázali z takových zařízení vymáčknout dostatečný výkon na to, aby se technologie stala komerčně zajímavou. Teď tu ale možná je dlouho očekávaný průlom.

Wang Zuankai. Kredit: City University of Hong Kong.

Wang Zuankai z hongkongské City University of Hong Kong a jeho spolupracovníci vynalezli technologii, která dokáže z jediné dopadlé kapky vody vygenerovat tolik elektřiny, že tím rozsvítí stovku malých komerčních LEDek. To je ohromný skok v účinnosti podobných zařízení, asi tak několik tisíckrát. Jejich výzkum publikoval časopis Nature.

Zuankaiho tým nechal dopadnout kapku se 100 mikrolitry vody z výšky 15 centimetrů. Jejich technologie z toho vytáhla více než 140 V, což postačuje na zmíněné LEDky. Nebylo to jednoduché a badatelé museli využít sofistikované triky. Podobných pokusů byla celá řada. Časem ale vyšlo najevo, že fyzika přeměny energie kapek vody na elektřinu je mnohem komplikovanější, nežli v případě zužitkování energie přílivu, vln anebo tekoucí vody.

Vytěžíme energii kapek vody? Kredit: Kredit: City University of Hong Kong / Nature.

Jedním z triků, které Zuankai a spol. využili při stavbě svého generátoru DEG (droplet-based electricity generator), byl tenký film z teflonu, čili PTFE (polytetrafluorethylen). Takový materiál dokáže při dopadání kapek vody shromažďovat povrchový náboj, dokud nedojde k jeho saturaci.

Jejich generátor DEG je postavený tak, že když na něj dopadne kapka vody a zasáhne povrch generátoru, tak vytvoří „můstek“ a spojí dvě elektrody. Jedna z nich je hliníku, zatímco to druhá je z oxidu india a cínu ITO (indium tin oxide) a má na vrchu zmíněný teflonový film. Kapky vody v tomto případě hrají roli rezistoru, zatímco povrch generátoru funguje jako kondenzátor.

Výkon nové technologie je pozoruhodný. Zároveň je jasné, že by ji bylo možné využít nejen při dešti, ale všude, kam často dopadá voda, od trupu velkých či malých lodí, přes vodní parky, až po dno lahve s vodou. Zatím prý ale ještě zbývá dost práce, než bude kapkový generátor s teflonem připravený k praktickému využití. Autoři nové technologie doufají, že během příštích pěti let budou mít hotový funkční prototyp takového zařízení.

Video: A Drop of Water Can Light Up 100 LED Bulbs

Literatura

Science Alert 16. 2. 2020, Nature online 5. 2. 2020.