Thiết bị này nhẹ, chi phí thấp và sử dụng chính nước làm thành phần cấu trúc và dẫn điện.
So với các máy phát điện giọt nước thông thường vốn cần đế cứng và điện cực kim loại, W-DEG nổi tự do trên mặt nước. Nước đóng vai trò kép: Vừa là nền đỡ vừa là điện cực. Thiết kế này giúp giảm tới 80% trọng lượng vật liệu và gần một nửa chi phí so với các hệ thống hiện tại.
Những giọt nước mưa mang theo nguồn năng lượng. (Nguồn: Getty Images)
Khi giọt mưa rơi xuống màng điện môi nổi (một lớp vật liệu cách điện đặc biệt giúp tạo ra điện tích khi bị giọt nước va chạm), nước hấp thụ lực va chạm và các ion trong nước truyền điện tích, tạo ra điện áp khoảng 250 vôn mỗi giọt – tương đương với các thiết bị truyền thống. Thiết bị hoạt động ổn định trong nhiều điều kiện như nhiệt độ cao, nước mặn hay nước hồ bị ô nhiễm sinh học.
Để tránh tích tụ nước làm giảm hiệu suất, W-DEG được thiết kế với các lỗ thoát nước siêu nhỏ, cho phép nước chảy xuống dưới nhưng không tràn ngược lên, giữ bề mặt luôn khô ráo để tiếp nhận giọt mưa mới.
Nguyên mẫu lớn nhất hiện tại có diện tích 0,3 m², đủ để cấp điện cho 50 đèn LED cùng lúc và sạc tụ điện chỉ trong vài phút. Thiết bị có thể được triển khai trên hồ, bờ biển hoặc các khu vực mưa nhiều để hỗ trợ lưới điện địa phương hoặc cung cấp điện cho các khu vực không kết nối với lưới điện quốc gia. Nó cũng có thể phục vụ các hệ thống giám sát môi trường như đo chất lượng nước và độ mặn.
Máy phát điện dạng giọt nổi tích hợp nước (W-DEG) sử dụng nước làm điện cực đáy (hình minh họa bên trái) giúp giảm chi phí và trọng lượng hơn so với dạng truyền thống (hình minh họa bên phải). (Nguồn: Science China Press)
Theo nhóm nghiên cứu, W-DEG có thể trở thành một phần của hệ thống nguồn năng lượng sạch có thể triển khai trên mặt nước, không cần sử dụng đất đai, bổ sung cho điện mặt trời và điện gió. Việc trình diễn thành công một nguyên mẫu bền, hiệu quả và có thể mở rộng là bước tiến quan trọng hướng tới ứng dụng thực tế trong tương lai.
