Швейцарские учёные нашли новый способ генерации электричества — он работает на свете, тепле и обычной солёной воде

Инженеры из Лаборатории нанонаук для энергетических технологий при Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL) разработали наноустройство, способное вырабатывать стабильный электрический ток за счет испарения соленой воды при одновременном воздействии тепла и света. Система, объединяющая принципы гидровольтаики и физики полупроводников, продемонстрировала способность управлять потоками ионов и электронов для повышения энергоэффективности. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Communications.

В основе разработки лежит массив кремниевых наностолбиков, образующих каналы для прохождения жидкости. Традиционные гидровольтаические системы генерируют электричество за счет движения воды и испарения, однако их эффективность часто ограничивается низкой плотностью энергии. Команда EPFL под руководством профессора Джулии Тальябуэ (Giulia Tagliabue) обнаружила, что добавление теплового и светового воздействия не просто ускоряет испарение, как считалось ранее, но и фундаментально меняет электростатические свойства устройства.

Согласно исследованию, свет вызывает фотоэлектрический эффект в кремниевой структуре, высвобождая электроны, в то время как тепло изменяет химическое равновесие на поверхности материала, увеличивая плотность поверхностного заряда. Это создает усиленное электростатическое взаимодействие между твердым телом (наноустройством) и жидким электролитом (соленой водой). В результате возникает эффект мультифизической связи: управляемое светом и теплом движение ионов в жидкости синхронизируется с потоком электронов в кремнии.

Ведущий автор исследования Тарик Анвар (Tarique Anwar) и его коллеги установили, что такой подход позволяет увеличить выработку энергии в пять раз по сравнению с системами, полагающимися исключительно на испарение. Устройство имеет многослойную архитектуру, которая разделяет процессы испарения, ионного транспорта и сбора заряда, что позволяет точно настраивать параметры генерации.

Технология ориентирована на питание маломощной электроники, сенсоров интернета вещей (IoT) и носимых устройств. Ключевым преимуществом разработки является возможность автономной работы в широком диапазоне условий, используя естественные источники энергии окружающей среды — солнечный свет и тепло, а также воду различной степени солености.

Источник: phys.org