MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Тёплый летний дождик и солнце в небе способны творить чудеса, включая поддержку работы «вечных» батарей в полях и лесах для датчиков и мелкой электроники. Этому помогли исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), которые разработали интересные генераторы электричества — те непрерывно вырабатывают ток за счёт простого испарения воды. Свет и тепло многократно ускоряют реакции, поэтому исключительно приветствуются.
Источник изображения: scitechdaily.com
Новая работа стала продолжением исследования 2024 года. Тогда учёные сообщили, что создали гидроэлектрическое устройство, для работы которого не нужна высокоочищенная вода. Для выработки электричества подойдёт вода любой солёности — от водопроводной до морской. Это делает решение доступным для экономичного использования, ведь высокоочищенная вода — дорогое удовольствие.
В работе двухлетней давности учёные рассказали о базовой платформе для изучения явления гидроэлектричества. Теперь они представили работающий модуль на её основе, в создание которого вложили полученные ранее знания. По сути, они создали трёхслойный генератор, работающий на любой доступной воде. Это уже не научный инструмент — это потенциально коммерческий продукт.
В разработке верхний слой обеспечивает испарение влаги, естественным образом создавая восходящий поток жидкости. Жидкость (вода) переносит к верхнему краю растворённые в ней ионы, что приводит к образованию поверхностного заряда и разделению зарядов на «верхний» и «нижний», а это, в свою очередь, порождает ток. Средний слой отвечает за транспорт этих ионов, а нижний слой представляет собой наноструктурированный кремниевый электрод — массив кремниевых наностолбиков.
Источник изображения: Nature Communications 2026
Кремниевые наностолбики играют три важные роли. Во-первых, при освещении солнцем кремний, как и положено этому полупроводнику, испускает электроны — это дополнительный источник тока в данном генераторе. Во-вторых, наностолбики способствуют перемещению ионов. В-третьих, на верхней кромке столбиков — на границе сред с жидкостью — также возникает заряд и электромагнитное поле, ускоряющее перенос ионов.
Учёные отмечают, что производительность генератора значительно возрастает под воздействием тепла и солнечного света. Без света он генерирует лишь небольшое напряжение, но при попадании на кремний фотонов производительность увеличивается в пять раз. Электрическое поле, созданное ионным дисбалансом на гребне столбиков, направляет возбуждённые в кремнии электроны во внешнюю цепь, создавая дополнительный полезный ток. Тепло, в свою очередь, ускоряет испарение и усиливает электрические эффекты на поверхности кремния.
В оптимальных условиях устройство показало напряжение холостого хода около 1 В и плотность мощности 0,25 Вт/м2, что ничтожно мало по сравнению с традиционными солнечными панелями. Поэтому главная ценность этой разработки не в крупномасштабной выработке энергии, а в создании датчиков без традиционных батарей, носимой электроники и устройств интернета вещей, способных автономно работать в средах с естественным присутствием воды и света. Несмотря на то что сейчас система существует лишь в миниатюрном лабораторном исполнении, её модульная конструкция открывает путь к лёгкому масштабированию и независимой оптимизации каждого слоя для эффективной работы в будущем.
Источник:
