不可思议！科学家新发明，活塞发电机让雨水变成了可再生能源

在能源探索的道路上，科学家们又有了新奇且实用的发现！最近，一个研究团队找到了把雨滴转化为可用电能的奇妙方法，让雨水这个常见的自然现象有了新用途。

传统的水力发电依赖大量水流推动涡轮机运转，所以只能在像河流这样水源充足的地方实现。对于较小、流速慢的水流，科学家尝试利用电荷分离来发电，让水流过带有导电表面的通道产生电能。但这个方法效率很低，因为电荷只在水接触的表面产生。后来，科学家想用微纳米级的通道增加表面积来提高效率，可通道太小，水难以流动，泵送水消耗的能量比产生的电能还多。

现在，由 Siowling Soh、Chi Kit Ao 等人组成的研究团队另辟蹊径。他们设计了一个简单的装置：让水从塔顶通过金属针头流出，形成雨滴大小的水珠，滴入一根 12 英寸（32 厘米）高、2 毫米宽的垂直聚合物细管。水滴在管子顶部碰撞，形成一种特殊的 “柱塞流”，也就是短水柱和空气柱交替出现的状态。当水在管子里向下流动时，电荷就会分离。研究人员在管子顶部和底部收集水的杯子里装上电线，就能把产生的电能收集起来。

这个 “柱塞流” 系统可太厉害了！它能把超过 10% 的水流能量转化为电能，相比连续水流，产生的电量多了 5 个数量级。而且，实验中测试的水滴速度比雨滴慢很多，这意味着该系统完全可以用来收集雨滴的能量发电。研究人员还发现，让水同时或依次流过两根管子，产生的能量会翻倍。利用这个原理，他们让水通过四根管子，产生的电能就能让 12 个 LED 灯持续亮 20 秒。

这种利用雨水发电的方式不仅效率高，还简单易操作、方便维护，特别适合安装在城市的屋顶等地方，为城市提供可持续、低成本的清洁能源。该研究成果已经发表在《美国化学学会中心科学》杂志上。也许在不久的将来，我们的屋顶就能收集雨水发电，让生活变得更加环保和便利！

参考资料：DOI：
10.1021/acscentsci.4c02110