В некоторой неравновесной ситуации — например, когда есть две цистерны с водой с разной концентрацией соли — можно преобразовать термодинамическую энергию в электричество. К таким выводам пришли ученые из Университета Осаки, представив еще один источник возобновляемой энергии — соленую воду.
Спонтанное движение растворенных в воде ионов через полупроницаемые мембраны — или осмос — можно использовать для выработки электричества. Для этого имеются огромные запасы морской воды в океанах. Но чтобы такая технология оказалась экономически выгодной, мембраны для осмоса должны быть очень тонкими и очень выборочно пропускать ионы, задерживая молекулы воды.
Чтобы добиться этого, японские ученые задействовали технологию производства полупроводников для создания наноскопических отверстий определенной структуры в сверхтонкой кремниевой мембране. Поскольку такой метод производства применяется уже десятилетиями, расходы и сложность работы можно минимизировать, а размер и расположение пор — контролировать с высокой точностью. Получилось устройство с отверстиями размером 20 нм каждое. Во время тестирования оно выработало 400 Вт/м2. Правда, как выяснилось позже, больше не значит лучше: слишком много нанопор в мембране снижает энергию на выходе. Поэтому ученые подобрали оптимальное соотношение — поры диаметром 100 нм, образующие решетку с шагом в один микрометр. Это обеспечивает стабильную плотность энергии осмоса 100 Вт/м2. Подобное устройство площадью 10 кв. м сможет вырабатывать 10 кВт энергии, а 1 кв. км выдаст и вовсе 1 МВт.