假植物不再是家庭裡無聊的擺設，科學家創造了能利用風雨發電的小型葉形裝置。最近發表在《美國化學學會可持續化學與工程》（ACS Sustainable Chemistry & Engineering）雜誌上的一項研究詳細介紹了這些字面意義上的”發電廠”。研究小組將這些能量收集器裝入人造植物中進行了測試。

自然界可以透過多種方式產生電能。例如，太陽能電池板可以轉換來自太陽的光能，風力渦輪機可以轉換移動空氣的動能。但這些方法通常依賴單一來源，因此只有在該來源可用時才有效。例如，太陽能板在日落後就不起作用，風平浪靜的日子也不會產生太多風能。

這種”發電廠”就是圖中米黃色的葉形發電機，可以從微風和落下的雨滴中獲取能量。圖片來源：改編自《美國化學學會永續化學與工程》，2024 年，DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c03620

最近，多源能量採集器作為一種方法出現了，它可以在一個設備中從不同的可再生能源中收集能量，最大限度地提高潛在輸出。因此，Ravinder Dahiya 及其同事希望創造一種多源能量收集器，既能從風中發電，也能從雨中發電。

研究小組製造了兩種不同類型的能量收集器：一種是三電奈米發電機（TENG），用於從風中收集動能；另一種是液滴能量產生器（DEG），用於從落下的雨滴中收集能量。TENG 由一層夾在聚四氟乙烯層（通常稱為Teflon™）和銅電極之間的尼龍奈米纖維組成。

當這兩層材料相互擠壓時，就會產生靜電並轉化為電能。聚四氟乙烯也被用來製作DEG，DEG 經過防水處理，並覆蓋有導電織物作為電極。當雨滴打在其中一個電極上時，會導致電荷不平衡，從而產生小電流和高電壓。在最佳條件下，TENG 能產生252 伏特的電壓，DEG 能產生113 伏特的電壓，但只能持續很短的時間。

研究小組將DEG 安裝在TENG 的頂部，並將葉形發電機整合到人工植物中。當這些葉形發電機暴露在模擬自然風雨的條件下時，它們能在短時間內閃爍，為10 盞LED 燈供電。研究人員說，這種概念驗證型”發電廠”裝置可以進一步開發成更大的系統或發電廠網絡，利用自然能源生產清潔能源。

編譯來源：ScitechDaily