假植物不再是家庭里无聊的摆设，科学家们创造出了能利用风雨发电的小型叶形装置。最近发表在《美国化学学会可持续化学与工程》（ACS Sustainable Chemistry & Engineering）杂志上的一项研究详细介绍了这些字面意义上的"发电厂"。 研究小组将这些能量收集器装入人造植物中进行了测试。
自然界可以通过多种方式产生电能。例如，太阳能电池板可以转换来自太阳的光能，风力涡轮机可以转换移动空气的动能。但这些方法通常依赖于单一来源，因此只有在该来源可用时才有效。例如，太阳能电池板在日落后就不起作用，风平浪静的日子也不会产生多少风能。
这种"发电厂"就是图中米黄色的叶形发电机，可以从微风和落下的雨滴中获取能量。图片来源：改编自《美国化学学会可持续化学与工程》，2024 年，DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c03620
最近，多源能量采集器作为一种方法出现了，它可以在一个设备中从不同的可再生能源中采集能量，最大限度地提高潜在输出。因此，Ravinder Dahiya 及其同事希望创造一种多源能量收集器，既能从风中发电，也能从雨中发电。
研究小组制造了两种不同类型的能量收集器：一种是三电纳米发电机（TENG），用于从风中收集动能；另一种是液滴能量发生器（DEG），用于从落下的雨滴中收集能量。TENG 由一层夹在聚四氟乙烯层（通常称为 Teflon™）和铜电极之间的尼龙纳米纤维组成。
当这两层材料相互挤压时，就会产生静电并转化为电能。聚四氟乙烯也被用来制作 DEG，DEG 经过防水处理，并覆盖有导电织物作为电极。当雨滴打在其中一个电极上时，会导致电荷不平衡，从而产生小电流和高电压。在最佳条件下，TENG 能产生 252 伏的电压，DEG 能产生 113 伏的电压，但只能持续很短的时间。
研究小组将 DEG 安装在 TENG 的顶部，并将叶形发电机集成到人工植物中。当这些叶形发电机暴露在模拟自然风雨的条件下时，它们能在短时间内闪烁，为 10 盏 LED 灯供电。研究人员说，这种概念验证型"发电厂"装置可以进一步开发成更大的系统或发电厂网络，利用自然能源生产清洁能源。
编译来源：ScitechDaily