Немецкие ученые нашли способ вырабатывать электричество, используя воду и нанопоры.

Новости МирТесен

Немецкие ученые представили инновационную технологию получения электроэнергии, основанную на использовании воды и давления, воздействующего на микроскопические поры кремния – одного из наиболее распространенных элементов на планете. Специалисты из Технического университета Гамбурга совместно с коллегами из немецкого центра синхротронного излучения DESY выяснили, что механическую энергию можно преобразовать в электрическую посредством трибоэлектрического эффекта. В основе новой методики лежит использование воды, находящейся внутри кремниевых структур наноразмера, которая выступает в качестве среды для выработки энергии.

По мнению исследователей, данная технология может оказаться полезной в ситуациях, связанных с высоким механическим давлением, например, при производстве амортизаторов для автомобилей. Для проведения исследований международная группа ученых создала систему, названную трибоэлектрическим наногенератором, основанным на принципе интрузии-экструзии. Она преобразует давление в повторяющиеся циклы проникновения воды в нанопоры и ее выхода из них. В процессе этого на границе раздела между стенками кремниевых пор и жидкости возникает разделение электрических зарядов, генерируя электрический ток, схожий со статическим электричеством, которое можно наблюдать в повседневной жизни.

Новая технология воспроизводит данный эффект, но применяет его посредством управляемого, результативного и постоянного подхода для производства электроэнергии. Созданный прототип показал внушительную эффективность преобразования энергии, составившую девять процентов, что является одним из наилучших результатов для наногенераторов, основанных на взаимодействии твердого тела и жидкости. По мнению исследователей, преимуществом прототипа является его простота, поскольку устройство использует исключительно кремний и воду, не требуя использования редких или опасных веществ. Решающим фактором успеха стало создание точно настроенных кремниевых структур, которые одновременно обладают электропроводящими, нанопористыми и гидрофобными свойствами. Данная технология обеспечивает точное управление движением воды внутри пор и гарантирует стабильный и пригодный для масштабирования процесс преобразования энергии.

По мнению исследователей, их разработка предоставляет перспективы для производства автономных сенсорных систем, не нуждающихся в регулярном обслуживании. Это могут быть датчики для выявления влаги, инструменты для отслеживания спортивных показателей и мониторинга здоровья с использованием умной одежды, а также решения для тактильной робототехники, где прикосновения или перемещения преобразуются в электрический сигнал.

Результаты исследования появились в публикации в научном журнале .