首頁 科技 科技新知

科學家造出雪花發電機

科學家利用自然界雪花帶正電以及兩種不同物質摩擦可生電的原理,首次造出了雪花發電機。(Creative Commons)
科學家利用自然界雪花帶正電以及兩種不同物質摩擦可生電的原理,首次造出了雪花發電機。(Creative Commons)

【記者張妮/編譯】科學家利用自然界雪花帶正電以及兩種不同物質摩擦可生電的原理,首次造出了雪花發電機。

由於不同材料對自身電子的束縛力不同,不同材料摩擦過程中,往往一種材料會失去電子,另一種材料獲得電子,於是兩種材料帶上相反的電荷。

美國加利福尼亞大學洛杉磯分校(UCLA)的化學家Maher El-Kady說:「雪花已經帶電了,我們就想,為什麼不找來另一個帶負電荷的材料提取電荷產生電流呢?」

近些年,科學家用摩擦生電原理造了不少這種統稱為「摩擦奈米發電機」(TENG)的設備,比如利用雨滴、走路的運動、車胎摩擦和步行各種方式發電。利用雪花發電還是第一次。

設計者們利用3D列印技術造了電極,嘗試了多種材料與雪花的配合,發現效果差別很大。

「儘管雪花容易失去電子,但是設備的效能取決於另一種材料吸引電子的效率。」El-Kady說,「在實驗了多種材料,包括鋁箔、鐵氟龍(Teflon),我們發現矽材料比其他材料製造更多電荷。」

他們確定了以矽材料作為摩擦層後,還設計了不同的摩擦方式,比如讓雪花直接落到矽層上,或者在矽層上滑動等。此外還嘗試把這種裝置配備在自行車輪上,以及裝在靴子的底部。

研究者們表示,這種發電設備產生的電流不是很大,但是地球上每年會下雪的區域約有4,600萬平方公里,所以他們認為這種裝置仍然有很大的潛力。

比如可以把這種裝置加到太陽能發電板上,在不能用太陽能發電的日子裡,利用雪花發電;或者給穿戴式電子產品、生物傳感器等提供能源。

一些經常下大雪的偏遠地區,需要設立測量風力、風向、降雪量等的氣象站,在不遠的將來,這種設備可以作為其自供電系統。

這份研究近期發表在《奈米.能源》(Nano Energy)上。◇