【590期 STEM互动学堂】足以照亮LED灯 水滴发电
发布时间：00:00 2021-09-16 HKT
上期分享过植物发电的概念及初步发展，今期继续讲讲创新的发电方式－水滴发电。大家或许对水力发电耳熟能详，但一滴水就能发电，可能称得上超乎想像。原来，水滴发电的最大效能是一滴水足以亮起100盏小LED灯（由于发电原理较复杂，不在此详谈）！
水滴发电机是由香港城市大学研发的项目，由城大机械工程学系教授王钻开、美国内布拉斯加大学林肯分校教授曾晓成及中国科学院北京纳米能源与系统研究所院士王中林合作带领研究。虽然项目尚在研究阶段，暂时未能于商业上应用，但可以想像，假以时日，如果水滴发电成功，将来雨水便能带来很大发电量。以香港下雨的日子计算，应可提供甚为可观的发电量。而这种发电方式绝对环保，所以即使暂时未能提供大量电力，亦非常值得继续研究。
温差发电
除了水滴发电，也有学者研究其他新奇的发电方式，如温差发电、摇动发电、压力发电等，其中温差发电是利用热电效应中的「赛贝克效应（Seebeck effect）」发电。
德国科学家塞贝克于一八二一年发现，将两种金属各自的两端分别连接，形成回路，而两种金属的接触点处于不同温度，就会在线路内产生电流，令指南针的指针偏转，这个现象称为赛贝克效应。热电效应也可以在另一情况出现（帕尔帖效应），即利用电压产生温差。
热电效应出现，是由于不同的金属导体（或半导体）具有不同的自由电子密度，当两种金属导体接触时，在接触面上的电子就会扩散以消除电子密度的差异，并在两块金属的端点形成稳定的电压。虽然当中每克耳文（Kelvin，量度温度单位）的温差通常只能产生数个微伏（mV）的电压，但只要维持金属两端的温差，可以令电子持续扩散，便能产生稳定的电压。日常生活中，饮水机常用的制冷片便应用了这个原理。
摇动发电
至于摇动发电或压力发电，则应用了压电效应，是利用介电质材料中的机械能和电能互换的现象，如手表中的石英晶体便是其中一种压电材料，不过这种方式亦只得微量的发电量。记得曾有学生问我抖脚能否发电，这个想法实在是妙想天开，或许并不可行，但其创意值得鼓励，学生应不断创新和探究。
在谈过多期绿色能源后，下期笔者会转换话题，分享关于新时代交通工具的内容，其实也与绿色能源有关，下期再谈。
文：科学世界学术总监谢志庭 图：科学世界学术总监谢志庭、网上图片
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