Разработано устройство для получения электроэнергии из испаряющейся морской воды
Исследователи из Лаборатории нанонауки для энергетических технологий при Федеральной политехнической школе Лозанны разработали устройство, способное автономно генерировать стабильный электрический ток в процессе испарения морской воды. Технология предлагает экологически чистый способ получения энергии без необходимости добычи полезных ископаемых.
Результаты исследования, проведенного под руководством Джулии Тальябуэ и Тарика Анвара, были опубликованы в журнале Nature Communications. Ученые представили физическую и экспериментальную базу для гидровольтаических систем, которые генерируют электричество за счет контроля межфазных процессов с использованием солнечного света и тепла.
Созданное устройство представляет собой кремниевый полупроводник с гексагональной решеткой из наностолбиков, в пространствах между которыми происходит испарение жидкости. Гидровольтаический эффект позволяет собирать электричество, когда поток жидкости проходит по заряженной поверхности наноустройства.
Важным открытием команды стало то, что генерация тока усиливается не только за счет самого испарения. Тепло повышает отрицательный заряд на поверхности кремниевого полупроводника, а солнечный свет возбуждает электроны внутри него. По словам Джулии Тальябуэ, целенаправленное использование солнечного света и тепла в сочетании с эффектом поверхностного заряда позволяет увеличить выработку энергии в пять раз.
Для достижения максимальной эффективности генератор разделен на три слоя, каждый из которых отвечает за свой процесс: испарение, перенос ионов и сбор электрического заряда. Верхний слой отвечает за испарение, под ним находится слой, проводящий ионы, а в самом низу — диэлектрический массив кремниевых наностолбиков. Такая архитектура не только повышает выработку энергии и ускоряет миграцию ионов, но и позволяет ученым точно калибровать систему на каждом этапе.
Разработчикам также удалось решить проблему долговечности. Обычно гидровольтаические механизмы быстро деградируют под воздействием тепла, света и агрессивной среды соленой воды. Чтобы защитить устройство от нежелательных химических реакций и обеспечить его стабильную работу, наностолбики покрыли специальным защитным оксидным слоем.
Авторы исследования отмечают, что при успешной доработке технологии подобные гидровольтаические генераторы смогут обеспечивать энергией компактные сенсорные сети без использования традиционных аккумуляторов. Для их работы потребуется лишь доступ к воде, теплу и солнечному свету. Потенциальные сферы применения включают системы экологического мониторинга, устройства интернета вещей, а также современную и будущую носимую электронику.
Залогиньтесь, чтобы писать комментарии