Енергия от нищото: Швейцарски учени генерират електричество от светлина, топлина и солена вода

Инженери от Лабораторията по нанонаука за енергийни технологии към Федералната политехническа школа в Лозана (EPFL) са разработили наноустройство, способно да генерира стабилен електрически ток чрез изпаряване на солена вода под едновременното въздействие на топлина и светлина. Системата, която съчетава принципите на хидроволтаиката и физиката на полупроводниците, демонстрира способността да се контролира потокът от йони и електрони, за да се подобри енергийната ефективност. Резултатите са публикувани в списание Nature Communications.

В основата на разработката е масив от силициеви нанофилтри, които образуват канали за поток от течности. Традиционните хидроволтаични системи генерират електроенергия чрез движение и изпарение на водата, но тяхната ефективност често е ограничена от ниската енергийна плътност. Екипът на EPFL, ръководен от професор Джулия Талиабуе, е установил, че добавянето на топлина и светлина не просто ускорява изпарението, както се смяташе досега, а фундаментално променя електростатичните свойства на устройството.

Според изследването светлината предизвиква фотоелектричен ефект в структурата на силиция, освобождавайки електрони, докато топлината променя химичното равновесие на повърхността на материала, увеличавайки плътността на повърхностния заряд. Това създава засилено електростатично взаимодействие между твърдото тяло (наноустройството) и течния електролит (солена вода). Резултатът е мултифизичен ефект на свързване: движението на йоните в течността, предизвикано от светлината и топлината, е синхронизирано с потока електрони в силиция.

Водещият автор Тарик Анвар и колегите му откриват, че този подход може да увеличи производството на енергия пет пъти в сравнение със системите, разчитащи единствено на изпаряване. Устройството има многослойна архитектура, която разделя процесите на изпаряване, пренос на йони и събиране на заряд, което позволява прецизна настройка на параметрите на генериране.

Технологията е ориентирана към захранване на електроника с ниска консумация на енергия, сензори за интернет на нещата (IoT) и носими устройства. Ключовото предимство на разработката е възможността за автономна работа в широк спектър от условия, като се използват естествените източници на енергия от околната среда – слънчева светлина и топлина, както и вода с различна соленост.