Электричество из дождя: карбоновое волокно для "зеленой" энергетики

Исследовательская группа из Университета науки и технологий Ульсана (UNIST) представила инновационную технологию, способную генерировать электричество из капель дождя, ударяющихся о крыши. Эта разработка открывает перспективы для создания самодостаточных систем управления водоотведением и предупреждения о наводнениях.

Под руководством профессора Ён-Бин Пака из Департамента механической инженерии UNIST, команда разработала генератор электричества на основе капель (DEG), используя углепластик (CFRP). Устройство, названное супергидрофобным S-FRP-DEG, преобразует энергию удара дождевых капель в электрические сигналы, достаточные для автономной работы систем ливневой канализации.

Композиты на основе углеродного волокна отличаются лёгкостью, прочностью и устойчивостью к коррозии, что делает их идеальными для долгосрочного наружного применения на крышах и других открытых городских конструкциях.

Принцип работы генератора схож с процессом накопления статического заряда. Когда положительно заряженная дождевая капля контактирует с отрицательно заряженной супергидрофобной поверхностью устройства, происходит перенос заряда. Капля быстро отрывается и скатывается, а это движение создает электрический ток через встроенные углеродные волокна, генерируя энергию практически мгновенно.

В отличие от традиционных генераторов, использующих металлические компоненты и подверженных коррозии от влаги и загрязнителей, конструкция на основе CFRP обеспечивает стабильную работу даже в суровых условиях окружающей среды. Эффективность устройства была дополнительно повышена за счет текстурированной поверхности и покрытия, имитирующего структуру листа лотоса, что улучшает водоотталкивающие свойства и предотвращает накопление грязи.

В ходе лабораторных испытаний одна дождевая капля объемом около 92 микролитров генерировала до 60 вольт и несколько микроампер тока. При последовательном соединении четырех таких устройств удалось кратковременно запитать 144 светодиода, что демонстрирует масштабируемость технологии.

Команда также провела испытания в реальных условиях, установив устройства на крышах зданий и дренажных трубах. Было отмечено, что с увеличением интенсивности дождя электрические сигналы становились сильнее и чаще, позволяя системе различать слабые, умеренные и сильные дожди, а также автоматически активировать насосы при необходимости.

«Эта технология позволит городской инфраструктуре контролировать уровень осадков и реагировать на риски наводнений, используя исключительно энергию самого дождя», — отметил профессор Пак. «В будущем эту разработку можно интегрировать в мобильные системы, такие как автомобили или летательные аппараты, где композиты из углеродного волокна уже широко применяются».