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 использованием H₂0.

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 новый метод 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, в идеале они могут быть помещены в солнечные элементы в качестве дополнительного источника выработки электроэнергии.

«Увеличение площади металлических пленок и легкость, с которой их можно наносить на поверхности из пластмассы, позволяет создавать трехмерные структуры, через которые можно пропускать 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 для получения энергии 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 методов, использующих углеродные нанотрубки и графен, 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 для последующей их конденсации на заданной поверхности.

Устройства, использующие эту технологию, 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 электроэнергии - этого достаточно для типового дома». «Менее требовательные потребители энергии, в том числе устройства, находящиеся в удаленных местах, станут более востребованными в ближайшем будущем».

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1073/pnas.1906601116

Источник: Siliconrepublic