材料化学：液滴を用いる高い瞬時電力密度の発電機

水を、雨滴、河川や海洋の波、潮汐などのさまざまな形で用いる環境発電に向けて、多くの取り組みが進められている。しかし、高密度の電力を生成することは難しい。従来の水力発電では主に電磁発電機が使用されているが、こうした発電機は重くて大型であり、水の供給が少ないと効率が悪くなる。代替発電機である水滴/固体系摩擦帯電型ナノ発電機は、固体–液体界面や液体–液体界面で起こる電荷の生成と移動の評価の際に見られるように、界面効果の課す制約に起因して、発電のピーク電力密度はこれまで1 W m⁻²未満であった。今回我々は、ポリテトラフルオロエチレン膜付き酸化インジウムスズ基板とアルミニウム電極から構成されるアーキテクチャーを用いることによって、衝突する水滴から環境発電を行うデバイスを開発した。我々は、デバイス上で衝突した水滴が広がると、もともと接続されていなかった構成要素同士が接続されて閉ループ電気系を形成し、これによって従来の界面効果がバルク効果に変換されるために、界面効果に制限される同等のデバイスと比較して瞬時電力密度が数桁高くなることを示す。

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