滴水发电技术(DEG)利用雨滴在驻极体材料表面的撞击-高速铺展将动能转换为电能，是一种极具前景的绿色能源技术。传统的滴水发电器件采用电极-驻极体-电极-基底结构，具有较高的复杂性和笨重性。针对这一问题，研究者设计了一种漂浮式液滴发电机，该器件通过将天然水作为底部电极和支撑基板，结合单向水输运设计，实现了高效滴水发电。漂浮式滴水生电器件适用于湖泊、水库等开放水域，实现“陆地零占用”发电，未来有望为水域物联网节点、环境监测设备等提供持续绿色能源。这项成果由南京航空航天大学团队发表于《国家科学评论》（National Science Review）。

　　新型漂浮式结构

　　漂浮式滴水发电器件(W-DEG)巧妙利用天然水体的高表面张力和导电性，用其代替金属底电极和硬质基底，仅需将疏水的驻极体薄膜漂浮于水面，再辅以金属丝作为顶部电极，即可快速搭建发电单元。特别设计的排水孔结合水的表面张力，实现“只下不上”的单向排水，避免积水影响发电。相比之下，传统滴水发电器件(C-DEG)需层层粘贴金属电极与硬质基底，工艺复杂、材料繁多。漂浮式滴水发电器件“以水为基”的理念极大简化制程，更便于扩展集成。

　　漂浮式滴水发电器件（W-DEG）和传统硬质基底支撑的滴水发电器件（C-DEG）的结构和应用场景对比。

　　发电性能

　　在单个水滴的撞击下，漂浮式滴水生电器件产生的电压在峰值电压高达250V，与传统的滴水生电器件持平，但实现了材料重量降低87%和成本下降50%的双重优势！得益于其单向传水设计，漂浮式滴水生电器件可以在连续水滴下持续稳定工作。

　　发电性能：(a)漂浮式滴水发电器件（W-DEG）的结构和（b, c）两种器件的电压输出和重量、成本对比。

　　集成扩展

　　以水为电极和基底的结构赋予了漂浮式滴水发电器件优异的扩展性，可通过集成多个单元器件提高输出。研究者们成功制造了一个面积为0.3平方米的集成器件，在120个水滴撞击下，产生了密集的脉冲输出。配合电源管理电路，集成器件可实现快速给电容充电，以用于驱动商用电子器件。

　　集成拓展：(a)集成器件和测试系统；（b）电压输出；（c）集成器件给电容充电。

　　来源：科普中国

供稿人：科普部

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