Дослідники з Федеральної політехнічної школи Лозанни (EPFL) створили інноваційний нанопристрій, що здатен генерувати електроенергію шляхом випаровування солоної води під впливом сонячного світла. На відміну від традиційних підходів до зберігання енергії у літієвих акумуляторах, нова технологія використовує унікальний гідровольтаїчний ефект, посилений завдяки сучасним напівпровідниковим матеріалам.
Про це розповідає KURAZH
Як працює пристрій EPFL
Основою розробки є явище, коли рух рідини по зарядженій поверхні наноструктур створює електричний струм. Раніше дослідники експериментували лише з кремнієвими наностовпчиками, а у новій версії пристрою вони застосували ще й вплив світла та тепла. Завдяки цьому пристрій не тільки пасивно використовує випаровування, а й активно керує потоком іонів та електронів усередині матеріалів.
Механізм роботи такий: сонячні промені активують електрони у кремнії, а тепло додатково посилює негативний заряд на поверхні. Коли солона вода проходить через спеціальні канали, виникає електричне поле, що змушує електрони рухатися у зовнішню електричну схему. За даними вчених, додавання світла та тепла дало змогу підвищити виробіток енергії у п’ять разів у порівнянні з попередніми версіями.
“Додавання світла і тепла дозволило в п’ять разів збільшити вироблення енергії у порівнянні з попередніми прототипами, про що свідчать результати досліджень у галузі нанотехнологій”.
Трирівнева конструкція та перспективи застосування
Пристрій складається з трьох функціональних шарів: шару випаровування, шару іонного переносу та шару збору заряду. Така архітектура забезпечує точний контроль над кожним етапом генерації енергії: можна змінювати форму наностовпчиків чи регулювати концентрацію солі, щоб досягти максимальної ефективності. На поточному етапі пристрій забезпечує напругу близько 1 вольта та щільність потужності 0,25 Вт на квадратний метр.
Захисний оксидний шар, нанесений на кремнієві наноструктури, запобігає їх руйнуванню у солоному середовищі, що робить пристрій довговічним та стійким до хімічних впливів. Хоча генерованої потужності недостатньо для живлення енергоємних пристроїв, вона цілком підходить для роботи датчиків моніторингу довкілля чи портативної електроніки.
Головною перевагою цієї технології є повна енергонезалежність. У світі, де кількість пристроїв «інтернету речей» постійно зростає, проблема утилізації мільярдів батарейок є надзвичайно актуальною. Гідровольтаїчні джерела енергії можуть стати ідеальним рішенням для автономних сенсорних мереж там, де є доступ до води й сонця.
Дослідники продовжують тестування пристрою із сонячними симуляторами та вдосконалюють методи моніторингу процесів у реальному часі, що дозволить оптимізувати характеристики розробки. Очікується, що вдосконалена технологія матиме широке практичне застосування у найближчі роки.
У той час як науковці зосереджені на розвитку мікроскопічних джерел енергії, провідні компанії, такі як Tesla, продовжують масштабні дослідження у сфері штучного інтелекту, зокрема над проєктом суперкомп’ютера Dojo3, під керівництвом Ілона Маска.
