Процесс испарения влаги на нашей планете никогда не прекращается, что делает идею производства электричества с помощью этого процесса весьма ценной. Вода везде: в водоёмах, растениях и в воздухе. Осталось только изучить процесс во всех тонкостях и использовать полученные знания. Первый шаг в этом направлении сделали учёные из Лозанны. Они создали экспериментальную платформу для изучения «гидровольтаики».
Источник изображения: scitechdaily.com
Платформа представляет собой наноразмерные вертикально расположенные кремниевые стержни. Между стержнями образуются каналы, по которым жидкость, подчиняясь капиллярному эффекту и испарению, пассивно поднимается к поверхности. На поверхности — на границе раздела фаз, где происходит испарение — образуется поверхностный заряд, который обеспечивает ионную проводимость в каналах.
Данный способ получения электричества предстал для исследователей с неожиданной стороны. До этого считалось, что вырабатывать энергию можно только с использованием чистой, предварительно подготовленной воды. В ходе экспериментов выяснилось, что вода может быть с любой концентрацией солей. Необходимо лишь расширять каналы по мере увеличения концентрации соли, и система будет вырабатывать энергию. Тем самым процесс будет идти как на пресной воде, так и на морской. «Генератор» можно будет без особых переделок создать для воды любой солёности.
Заслугой учёных из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) стало более детальное определение физических явлений и процессов в ходе моделирования и определения характеристик потоков жидкости, ионных потоков и электростатических эффектов, обусловленных взаимодействием твердого тела и жидкости, чтобы в конечном итоге создать оптимально работающее устройство для гидровольтаики.
Вид сверху на массив кремниевых наностолбов. Источник изображения: Tarique Anwar, LNET EPFL, CC BY SA
«Благодаря нашей новой платформе с высоким уровнем контроля, это первое исследование, которое даёт количественную оценку этим гидровольтаическим явлениям, подчёркивая важность различных межфазных взаимодействий. Но в процессе мы также сделали важное открытие: гидровольтаические устройства могут работать в широком диапазоне солёности, что противоречит предыдущему пониманию того, что для достижения наилучшей производительности требовалась высокоочищенная вода», — говорят учёные.
Предложенное решение сможет также помочь с утилизацией мусорного тепла. Тепло ускоряет испарение и будет способствовать лучшей выработке электричества. Кроме того, процесс испарения часто используется для опреснения воды в жарком климате. В дальнейшем процесс опреснения можно будет совместить в одной установке с выработкой электричества. Перспективы у разработки впечатляющие, но их ещё предстоит развить.