【590期 STEM互動學堂】足以照亮LED燈 水滴發電
發佈時間：00:00 2021-09-16 HKT
上期分享過植物發電的概念及初步發展，今期繼續講講創新的發電方式－水滴發電。大家或許對水力發電耳熟能詳，但一滴水就能發電，可能稱得上超乎想像。原來，水滴發電的最大效能是一滴水足以亮起100盞小LED燈（由於發電原理較複雜，不在此詳談）！
水滴發電機是由香港城市大學研發的項目，由城大機械工程學系教授王鑽開、美國內布拉斯加大學林肯分校教授曾曉成及中國科學院北京納米能源與系統研究所院士王中林合作帶領研究。雖然項目尚在研究階段，暫時未能於商業上應用，但可以想像，假以時日，如果水滴發電成功，將來雨水便能帶來很大發電量。以香港下雨的日子計算，應可提供甚為可觀的發電量。而這種發電方式絕對環保，所以即使暫時未能提供大量電力，亦非常值得繼續研究。
溫差發電
除了水滴發電，也有學者研究其他新奇的發電方式，如溫差發電、搖動發電、壓力發電等，其中溫差發電是利用熱電效應中的「賽貝克效應（Seebeck effect）」發電。
德國科學家塞貝克於一八二一年發現，將兩種金屬各自的兩端分別連接，形成迴路，而兩種金屬的接觸點處於不同溫度，就會在綫路內產生電流，令指南針的指針偏轉，這個現象稱為賽貝克效應。熱電效應也可以在另一情況出現（帕爾帖效應），即利用電壓產生溫差。
熱電效應出現，是由於不同的金屬導體（或半導體）具有不同的自由電子密度，當兩種金屬導體接觸時，在接觸面上的電子就會擴散以消除電子密度的差異，並在兩塊金屬的端點形成穩定的電壓。雖然當中每克耳文（Kelvin，量度溫度單位）的溫差通常只能產生數個微伏（mV）的電壓，但只要維持金屬兩端的溫差，可以令電子持續擴散，便能產生穩定的電壓。日常生活中，飲水機常用的製冷片便應用了這個原理。
搖動發電
至於搖動發電或壓力發電，則應用了壓電效應，是利用介電質材料中的機械能和電能互換的現象，如手錶中的石英晶體便是其中一種壓電材料，不過這種方式亦只得微量的發電量。記得曾有學生問我抖腳能否發電，這個想法實在是妙想天開，或許並不可行，但其創意值得鼓勵，學生應不斷創新和探究。
在談過多期綠色能源後，下期筆者會轉換話題，分享關於新時代交通工具的內容，其實也與綠色能源有關，下期再談。
文：科學世界學術總監謝志庭 圖：科學世界學術總監謝志庭、網上圖片
延伸閱讀
