Mưa - một nguồn tài nguyên tự nhiên sẽ được khai thác một cách sáng tạo để tạo ra năng lượng sạch. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Thanh Hoa và Thâm Quyến, Trung Quốc đã đề xuất cải tiến thiết bị thu năng lượng từ mưa để có thể triển khai trên quy mô lớn hơn. Bước đột phá này giúp biến những giọt mưa biến thành nguồn điện tiềm năng, góp phần vào sự phát triển bền vững và tiết kiệm năng lượng.

Nguyên tắc cơ bản của công nghệ này dựa trên việc thu giữ năng lượng từ những giọt mưa rơi xuống từ đám mây. Những giọt mưa này tạo ra một lượng nhỏ năng lượng có thể được thu thập và chuyển đổi thành điện năng. Quá trình này được coi như một dạng thủy điện thu nhỏ, sử dụng động lực của nước di chuyển để tạo ra điện. Một số nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng năng lượng thu được từ mưa rơi có thể trở thành một nguồn năng lượng sạch, bền vững.

Máy phát điện nano ma sát (TENG) đã được chọn để thực hiện việc thu năng lượng từ mưa. Công nghệ này đã được chứng minh rằng thành công trong việc thu điện năng từ sóng và các dạng phát điện ma sát lỏng - rắn khác. Tuy nhiên, để áp dụng công nghệ này trên quy mô lớn hơn vẫn còn thách thức, đặc biệt là việc kết nối nhiều thiết bị với nhau để tăng sản lượng điện tổng thể.

Nhóm nghiên cứu đã đưa ra một giải pháp mới thông qua mô hình hóa các tấm máy phát điện nano ma sát theo cách tương tự như pin năng lượng mặt trời. Điều này giúp hiệu quả hơn trong việc thu hoạch năng lượng từ mưa và mở ra nhiều ứng dụng mới cho công nghệ này. GS. Zong Li, một nhà nghiên cứu tại Đại học Thanh Hoa, cho biết: "Chúng tôi đề xuất một phương pháp đơn giản và hiệu quả để thu năng lượng từ hạt mưa."

Tuy nhiên, khi nhiều tấm máy phát điện nano ma sát được kết nối, điện dung ghép nối ngoài ý muốn có thể xảy ra giữa các điện cực trên và dưới của tấm thu năng lượng. Điều này làm giảm công suất đầu ra của các tấm máy phát điện. Để giảm ảnh hưởng của vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã đề xuất sử dụng bộ phát điện dạng tấm liên kết tương tự pin mặt trời, với việc sử dụng các điện cực dưới của tấm thu năng lượng để giảm tác động của điện dung.

Theo GS. Zong Li, quá trình điện khí hóa ma sát sẽ xảy ra khi những giọt mưa rơi xuống bề mặt của tấm thu năng lượng. Quá trình này tạo ra và lưu trữ năng lượng từ mưa, và giọt nước sẽ tích điện dương trên bề mặt FEP và điện âm trên bề mặt FEP tích điện âm. GS. Zong Li lý giải: "Lượng điện tích được tạo ra bởi mỗi giọt nhỏ và điện tích bề mặt trên FEP sẽ dần tiêu tan. Sau một thời gian dài trên bề mặt, các điện tích trên bề mặt FEP sẽ dần dần tích tụ đến mức bão hòa."

Kết quả của nghiên cứu đã mang lại hy vọng cho việc thu năng lượng từ mưa trên quy mô lớn hơn. Các bộ phát điện dạng tấm liên kết đã cho thấy hiệu suất đáng kể, với lượng điện đầu ra cực đại cao hơn gần 5 lần so với các thiết bị truyền thống cùng kích thước. Sự phát triển này không chỉ giúp tận dụng tài nguyên mưa mà còn góp phần vào sự phát triển năng lượng sạch và bền vững.

Nguồn: CESTI