雨滴并非純凈水,含有鈉離子、鈣離子、銨離子等多種陽離子和氯離子、硫酸根離子、硝酸根離子等多種陰離子。近日,中國科學家開發的一種石墨烯材料使太陽能電池雨天發電成為可能。
中國海洋大學唐群委教授和云南師范大學楊培志教授的團隊介紹,模擬雨滴在降落到他們研制的石墨烯材料(與一種染料敏化太陽能電池耦合)表面后,陽離子會與石墨烯共軛結構中的離域電子形成陽離子/電子雙電層“贗電容”,而模擬雨滴在石墨烯表面的鋪展--收縮過程為“贗電容”充、放電,從而產生電壓和電流。在使用一定濃度的氯化鈉溶液模擬雨水的實驗中,此太陽能電池實現了大約100微伏/滴的電壓和0.5微安/滴的電流輸出以及6.53%的光電轉換效率。
作為新能源的重要組成部分,太陽能一直是清潔能源研究的熱門領域,近年來相關研究不斷取得進展和突破,但一直無法解決“全天候”尤其是雨天發電的問題。在此之前,科學家嘗試把雨滴下落的動能轉化為電能,但人們在太陽能基礎研究領域的思路大多只限于如何更高效的利用、轉化太陽光。
唐群委和楊培志一致認為,該研究有助于延長太陽能電池的潛在發電時間,未來還可能在雨量充沛但太陽能資源不夠豐富的地區,酸雨多發地區,以及島礁供電和海上航行等領域發揮更大作用。
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