Электричество из дождевой воды и металлических пленок

В перспективе, плиты площадью 10 м² каждая, будут генерировать несколько киловатт-час - этого достаточно для энергоснабжения типового дома

Гидроэлектроэнергия, возможно, является одной из старейших форм электричества, производимого из возобновляемых источников, но современные исследователи обнаружили совершенно иной способ производства электроэнергии с использованием H₂0.

В статье, опубликованной в журнале PNAS, показано, что можно производить электричество, просто пропуская воду через чрезвычайно тонкие слои недорогих окисленных металлов, в том числе железа. Если его масштабировать до промышленного размера, он будет представлять собой совершенно новую форму устойчивого производства энергии.

Указанные проводящие металлические пленки имеют толщину всего 10 нанометров и изолированы оксидным слоем толщиной 2 нанометра. Когда дождевая или морская вода движутся по нанослоям, возникает ток, из-за разницы в солености электроны уходят в металл.

Исследователи объяснили, что оксидный слой является ключевым для этого процесса, поскольку присутствие оксидов помогает перемещать электроны. Поскольку пленки прозрачны, в идеале они могут быть помещены в солнечные элементы в качестве дополнительного источника выработки электроэнергии.

«Возможность масштабирования металлического нанослоя до больших площадей и легкость, с которой им можно покрывать пластмассы, может привести к созданию трехмерных структур, через которые можно пропускать большие объемы жидкости».

«Возможна складная конструкция, которая, например, может поместиться в рюкзак. Учитывая, насколько прозрачны пленки, интересно подумать о соединении металлических нанослоев с солнечным элементом или о покрытии наружных окон зданий металлическими нанослоями для получения энергии во время дождя».

Похож на графен

Измерения показывают, что новый метод сопоставим с устройствами на основе графена с эффективностью около 30%. Однако, в отличие от методов, включающих углеродные нанотрубки и графен, этот новый метод представляет собой одностадийное производство из элементов, которыми богата земля, а не многоступенчатый преобразовательный процесс.

Было обнаружено, что железо, никель и ванадий подходят для этого метода лучше всего. Используя процесс, называемый физическим осаждением из паровой фазы, исследователи могут превратить твердые материалы в пары, для последующей конденсации на желаемой поверхности.

Соавтор исследования Томас Миллер сказал, что устройства с этой новой технологией генерируют десятки милливольт и несколько микроампер на квадратный сантиметр при скоростях потока воды всего несколько см/с.

«В перспективе, плиты, площадью 10 м² каждая, будут генерировать несколько киловатт-час - этого достаточно для энергоснабжения типового дома». «Конечно, менее требовательные потребители энергии, в том числе устройства, находящиеся в удаленных местах, станут более востребованными в ближайшем будущем».

 

Источник: Combo of rainwater and cheap nanometals gives rise to renewable electricity