当两种材料接触时，其表面上的带电实体会受到轻微推动。这就是气球在皮肤上摩擦产生静电的原因。同样流过某些​​​​表面的水也会获得或失去电荷。现在研究人员利用这种现象，根据流经管道的雨状液滴进行发电。他们展示了一种新型流动模式，其产生的功率足以​​​​​​点亮 12 个 LED。当流水推动涡轮机时，就会发电。但水力发电仅限于水量充沛的地方，例如河流。对于流量较小且流速较慢的水，另一种选择是利用电荷分离，这是一种水在通过具有导电内表面的通道时产生电荷的现象。然而电荷分离效率极低，因为这仅限于水流过的表面。此前，科学家们曾试图通过微纳尺度通道为连续的水流提供更多表面积，从而提高其效率。但是，水不会自然通过如此微小的通道，如果采用泵送方式，则所需能量比产生的能量还要多。研究团队设计了一个简单​​装置，使水可以通过金属针从塔底流出，将雨水大小的水滴喷入 ​​​​32 厘米​高、2 毫米宽的垂直​聚合物管的开口中。液滴与管顶正面碰撞​​产生了塞流：短水柱中夹杂着气阱。当水顺着管内流下时，电荷会分离。这些水随后收集在管下方的杯中。放置在管顶和杯中的电线负责收集电力。 塞流系统将管道流水 10% 以上的能量转化为电能。而且与连续流动的水相比，塞流产生的电力要多出 5 个数量级。由于所测液滴速度比降雨速度慢得多，研究人员认为该系统可用于从落下的雨滴中收集电力。

EurekAlert：在利用降雨捕获清洁能源方面取得重大进展
DOI 10.1021/acscentsci.4c02110