让水流变身“栓塞流”有望提高水力发电效率_能源动态

让水流变身“栓塞流”有望提高水力发电效率

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2025-05-07 04:30:50

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杨艳

科学家引导水滴流经狭窄的垂直管道，形成“栓塞流”，从而成功分离电荷，并以惊人的效率收集能量。这种简单装置不仅克服了传统电荷分离存在的低效问题，还能产生供12个LED灯点亮20秒的电能，未来在屋顶乃至城市环境中具有应用潜力，有望提供一种可持续、低成本的水力发电替代方案。该研究报告发表在近日出版的《ACS核心科学》期刊上。

传统水力发电是依靠大量水流推动涡轮机运转，但这仅适用于河流等水量充足的环境。对于较小、较慢的水流，研究人员探索了一种新方法——电荷分离。新加坡国立大学研究员Siowling Soh称，当两种材料互相接触时，其表面的电荷会发生转移，同样，当水滴流经某些表面时，也会获得或者失去电荷。如果让下落的水滴通过垂直管道，就将形成一种特定水流模式“栓塞流”，从而产生大量电能。

研究人员设计了一个简单的装置，水从塔顶结构通过金属针头流出，被喷入一根32厘米长、0.2厘米宽的垂直聚合物管道开口，水滴在管道顶部正面碰撞形成了“栓塞流”，当沿着管道内壁流下时，电荷会发生分离。测试结果表明，“栓塞流”系统将超过10%的下落水滴能量转化为电能，与连续水流相比，它所产生的电能多出5个数量级。研究人员认为该系统可用于收集雨滴的能量。

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