Prąd z deszczu. Nowy wynalazek generuje 100 W z metra kwadratowego

Każdego dnia na Ziemię spada deszcz. A co by było, gdybyśmy mogli zamieniać te krople w… prąd? Brzmi jak bajka, ale naukowcy z Singapuru właśnie pokazali, że to naprawdę możliwe. Stworzyli prosty system, który potrafi wytworzyć prąd z padającej wody, i to całkiem wydajnie. Takie generatory mogłyby w przyszłości znaleźć się na dachach naszych domów.

Prąd z deszczu? To działa!

Zazwyczaj prąd z wody powstaje dzięki zaporom lub turbinom, czyli urządzeniom, które wykorzystują duże ilości płynącej wody. Ale przy deszczu to nie działa – krople są małe i spadają z góry. Dlatego badacze z Narodowego Uniwersytetu Singapuru postanowili spróbować innej metody. Zbudowali prosty układ: wykorzystali pojemnik z wodą, cienką rurkę i… siłę grawitacji.

Kiedy woda wypływa z pojemnika i wpada do rurki, dzieje się coś ciekawego. Woda nie leje się ciągłym strumieniem, tylko w postaci krótkich „czopów”, czyli małych słupków wody oddzielonych bąbelkami powietrza.

Żeby zrozumieć, jak powstaje prąd, trzeba wyjaśnić jedno pojęcie. Jest nim separacja ładunku na granicy faz. Brzmi skomplikowanie, ale chodzi o prostą rzecz: kiedy woda dotyka jakiejś powierzchni (np. ścianki rurki), część jej cząsteczek przekazuje tam swój ładunek elektryczny.

Woda to nie tylko H₂O – w niej są też jony, czyli małe naładowane cząsteczki: dodatnie (H⁺) i ujemne (OH⁻). Gdy taka woda spływa po ściance, jony rozdzielają się: jedne zostają przy ściance, inne lecą dalej z wodą. I właśnie to rozdzielenie tworzy prąd.

Zwykle taki proces jest bardzo słaby i nieopłacalny, bo działa tylko na bardzo małej powierzchni. Ale kiedy woda spływa w formie tych „czopów”, efekt jest dużo silniejszy. Dzięki temu naukowcom udało się wytworzyć wystarczająco dużo prądu, by zasilić 12 małych lampek LED.

Aż 100 W z metra kwadratowego

Kluczem okazała się nieciągłość przepływu. Jeśli woda leje się cały czas jednym strumieniem, ładunki elektryczne rozdzielają się bardzo słabo. Ale jeśli między porcjami wody są przerwy, na granicy między wodą a powietrzem powstaje silniejsze rozdzielenie ładunku. Co więcej, dodatnie jony H⁺ lecą z wodą w dół, a ujemne OH⁻ zostają na ściankach rurki i mogą się przemieszczać w górę.

Jeden taki układ (rurka o średnicy 2 mm i długości 32 cm) potrafił wytworzyć 440 mikrowatów prądu. W przeliczeniu na powierzchnię daje to aż 100 watów z metra kwadratowego. To dużo, jak na coś tak prostego. Do działania nie potrzeba pomp, silników ani prądu z zewnątrz – wystarczą deszcz i grawitacja.

Co ważne, ten efekt działa niezależnie od temperatury wody, jej jakości czy rodzaju rurki. I co jeszcze ciekawsze – system da się łatwo rozbudowywać: wystarczy wykorzystać więcej rurek lub połączyć je w dłuższe generatory.

Na razie system wystarcza do zasilania lampek LED, ale naukowcy pokazali też inne zastosowania. Można za jego pomocą wywoływać np. miniaturowe błyski jak w świetlówkach. Można też użyć go do przeprowadzania reakcji chemicznych, modyfikowania powierzchni plastików, a nawet do ładowania cieczy i materiałów. Wszystko to bez użycia baterii czy prądu z sieci.

Ten wynalazek ma szansę zmienić sposób, w jaki myślimy o energii z wody. Nie trzeba budować wielkich tam czy turbin. Wystarczy prosty system rurek, który można zamontować na dachu. A potem… wystarczy poczekać na deszcz.

Brzmi jak przyszłość? Może, ale już dziś to rzeczywistość w laboratorium. Jeśli uda się rozwinąć tę technologię na większą skalę, deszcz przestanie być tylko wilgotnym utrapieniem – stanie się źródłem zielonej energii.