能源科技新突破！中國科學家從雨滴中轉化電力

進入21世紀以來，人類面臨著資源短缺和全球變暖等問題，尋找可再生的清潔高效能源勢在必行。近些年，各種新型能源如雨後春筍般破土而出，例如現在得到廣泛運用的核能和地熱，這些新型能源的運用不僅讓生產作業變得更加高效還對環境保護做出了巨大的貢獻。根據媒體的最新報道，中國的科學家們就在「雨滴」上有了新突破——雨滴發電！

這項技術的雛形在去年的全國科技活動周上亮相，中科院納米能源研究所的科學家發明了一種「雨滴發電薄膜」。發電薄膜的一段連接著小號燈泡，用淋浴噴頭模擬下雨時的情況灑在發電薄膜上，一會燈泡就變亮。薄膜內部是利用納米材料製成的，內部是極其微小的獨立單元格聚合物。目前科學家正打算增加聚合物的透光度和能源利用效率，只要將這種薄膜和傳統的太陽能電池板結合，就可以做到晴天利用太陽能發電，雨天利用雨滴發電。

這種特殊薄膜的單元由ab兩層聚合物組成，由於雨滴並非是完全純凈的物質，含有酸根鹽類物質，因此雨水雨滴衝擊到薄膜上時會被ab兩層薄膜吸收，陰離子和陽離子分開使得ab兩層結構形成等量的異種電荷，分別帶正電和負電，這時ab兩層聚合物就相當於是一個電源，大量的ab聚合物單元組成了這種薄膜，然後與外部用電器相連就實現了雨滴發電。

從理論上計算，如果有一個山東省面積那麼大的發電薄膜投入使用，那麼至少能夠滿足全國一天的電量需求。然而這只是在理想條件下發生的。由於薄膜的發電量和降雨量有關，如果降雨是斷斷續續的，那麼電流的輸出就會十分不穩定，想要依靠雨滴提供長時間穩定的電能也是下一個研究的課題。

目前，新能源的發展更加註重能源的二次利用，除了中科院發明的雨滴發電薄膜外，來自沙烏地阿拉伯的阿普杜拉國王科技大學的物理學家們發明了一種「量子隧道技術」，這種技術能夠讓地熱中無法被充分利用的紅外輻射轉化為電能並加以儲存。無論是雨滴發電薄膜還是量子隧道技術，都標誌著人們對能源利用效率的提高，如果這些技術能夠變得更加成熟並且普及，那麼能源短缺問題必將解決。

本文系第一科學原創，禁止抄襲轉載，參考文章已在《ACS Nano》上發表：Integrating a Silicon Solar Cell with a Triboelectric Nanogenerator via a Mutual Electrode for Harvesting Energy from Sunlight and Raindrops

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