Технология солнечных батарей изменила для многих людей способ обеспечения энергией их домов, однако этот вид технологии всегда был связан с одной проблемой: солнечные панели не способны генерировать оптимальное количество энергии без идеальных погодных условий. В дождливую или облачную погоду получаемой энергии хватает лишь для того, чтобы обеспечивать текущее потребление.
Хотя за последние годы инженерам и специалистам по материаловедению удалось существенно повысить их эффективность и создать батареи, способные аккумулировать довольно значительное количество энергии даже в те дни, когда солнце закрыто облаками, в этой сфере еще никогда не случалось события, подобного тому, которое связано с открытием нынешнего года.
Китайские ученые придумали способ создавать электроэнергию с помощью капель дождя. Этот эффект достигается за счет применения слоя особого материала, графена, который они использовали для покрытия свих солнечных батарей в ходе экспериментов. Помимо других достоинств, графен известен своей высокой электропроводностью. Достаточно слоя графена толщиной в один атом, чтобы избыточное количество электронов пришло в движение на той или иной поверхности. При наличии на ней воды, графен связывает ее электроны с положительно заряженными ионами. Некоторые, возможно, слышали о подобном процессе, известном под названием «кислотно-основное взаимодействие Льюиса».
Эти солнечные батареи могут приводиться в действие естественным светом в солнечные дни и дождевыми каплями в дождливую погоду, достигая оптимальной конверсионной эффективности в 6,53 процента.
Соль, содержащаяся в дождевой воде, разделяется на ионы (аммоний, кальций и натрий), которые могут вступать во взаимодействие с графеном. Таким образом, графен и природная вода образуют идеальное сочетание для получения электроэнергии. Это приводит к появлению двойного слоя электронов и положительно заряженных ионов, известного как псевдоконденсатор.. Разность потенциалов между этими слоями столь велика, что в результате происходит генерирование электрической энергии.