Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) создали инновационное наноустройство, способное генерировать электрическую энергию путем испарения соленой воды под воздействием солнечного света. В отличие от традиционных подходов к хранению энергии в литиевых аккумуляторах, новая технология использует уникальный гидровольтаический эффект, усиленный благодаря современным полупроводниковым материалам.
Об этом сообщает KURAZH
Как работает устройство EPFL
Основой разработки является явление, когда движение жидкости по заряженной поверхности наноструктур создает электрический ток. Ранее исследователи экспериментировали лишь с кремниевыми наностолбиками, а в новой версии устройства они применили также влияние света и тепла. Благодаря этому устройство не только пассивно использует испарение, но и активно управляет потоком ионов и электронов внутри материалов.
Механизм работы таков: солнечные лучи активируют электроны в кремнии, а тепло дополнительно усиливает негативный заряд на поверхности. Когда соленая вода проходит через специальные каналы, возникает электрическое поле, заставляющее электроны двигаться в внешнюю электрическую цепь. По данным ученых, добавление света и тепла позволило увеличить выработку энергии в пять раз по сравнению с предыдущими версиями.
«Добавление света и тепла позволило в пять раз увеличить выработку энергии по сравнению с предыдущими прототипами, о чем свидетельствуют результаты исследований в области нанотехнологий».
Трехуровневая конструкция и перспективы применения
Устройство состоит из трех функциональных слоев: слоя испарения, слоя ионного переноса и слоя сбора заряда. Такая архитектура обеспечивает точный контроль над каждым этапом генерации энергии: можно изменять форму наностолбиков или регулировать концентрацию соли, чтобы достичь максимальной эффективности. На текущем этапе устройство обеспечивает напряжение около 1 вольта и плотность мощности 0,25 Вт на квадратный метр.
Защитный оксидный слой, нанесенный на кремниевые наноструктуры, предотвращает их разрушение в соленой среде, что делает устройство долговечным и устойчивым к химическим воздействиям. Хотя генерируемой мощности недостаточно для питания энергоемких устройств, она вполне подходит для работы датчиков мониторинга окружающей среды или портативной электроники.
Главным преимуществом этой технологии является полная энергонезависимость. В мире, где количество устройств «интернета вещей» постоянно растет, проблема утилизации миллиардов батареек является чрезвычайно актуальной. Гидровольтаические источники энергии могут стать идеальным решением для автономных сенсорных сетей там, где есть доступ к воде и солнцу.
Исследователи продолжают тестирование устройства с солнечными симуляторами и совершенствуют методы мониторинга процессов в реальном времени, что позволит оптимизировать характеристики разработки. Ожидается, что усовершенствованная технология будет иметь широкое практическое применение в ближайшие годы.
В то время как ученые сосредоточены на развитии микроскопических источников энергии, ведущие компании, такие как Tesla, продолжают масштабные исследования в области искусственного интеллекта, в частности над проектом суперкомпьютера Dojo3 под руководством Илона Маска.
