Электричество из дождевой воды и металла
Плиты площадью 10 м² каждая будут генерировать несколько киловатт-час электроэнергии: этого достаточно для типового дома
Гидроэлектроэнергия - самый известный с древности возобновляемый энергетический ресурс, однако теперь исследователи предлагают совершенно иной способ производства электроэнергии с помощью воды.
В статье, опубликованной в журнале PNAS [1], говорится, что электричество можно вырабатывать, просто пропуская воду через чрезвычайно тонкие слои недорогих окисленных металлов, в том числе железа. Если эту технологию рассматривать в промышленном масштабе, то можно получить совершенно новую технологию экологически чистого производства электроэнергии.
Проводящие пленки из металла имеют толщину всего 10 нанометров и каждая из них изолирована оксидным слоем толщиной 2 нанометра. Когда дождевая или морская вода движутся вдоль поверхности пленок, электроны из жидкости переходят в металл и возникает электрический ток.
Оксидный слой в этом процессе играет ключевую роль, поскольку присутствие оксидов помогает перемещать электроны. Так как пленки прозрачны, то их можно поместить в солнечные элементы, чтобы повысить выработку электроэнергии.
«Большая площадь металлических пленок и легкость, с которой их можно наносить на поверхности из пластмассы, позволяют создавать трехмерные структуры и пропускать через них большие объемы жидкости».
«Можно изготовить складное устройство, вырабатывающее электроэнергию, которое поместится, например, в рюкзак. Из-за того, что пленки прозрачны, их можно использовать в конструкции солнечных элементов или в остеклении зданий, вырабатывая электроэнергию во время дождя».
Похож на графен
Измерения показали, что предлагаемая технология может конкурировать с устройствами на основе графена, показывая КПД около 30%. Однако, в отличие от углеродных нанотрубок и графена, этот новый метод представляет собой одностадийное производство электроэнергии из элементов, которыми богата земля, а не многоступенчатый преобразовательный процесс.
Обнаружено, что железо, никель и ванадий подходят для этого метода лучше всего. Используя процесс, называемый физическим осаждением из паровой фазы, твердые материалы преобразуются в пары и конденсируются на подготовленной поверхности.
Устройства, использующие эту технологию, генерируют десятки милливольт и несколько микроампер на квадратный сантиметр при скоростях потока воды всего несколько см/с. «В будущем плиты площадью 10 м² каждая будут генерировать несколько киловатт-час электроэнергии: этого достаточно для типового дома». «Менее требовательные потребители энергии, в том числе устройства, находящиеся в удаленных местах, станут более востребованы».
Ссылки:
1. https://doi.org/10.1073/pnas.1906601116
Источник: Siliconrepublic
