Неожиданный бонус
мирового океана.
Вдоль морских берегов есть такие места, к завораживающим пейзажам которых следует добавить ещё одно богатство: энергетический потенциал. Да, мы наслышаны о множестве вариантов преобразования энергии волн в электричество, но правда в том, что эти способы пока не столь эффективны и довольно недешёвы.
И вот группа учёных изУниверситета Иллинойса обратила внимание на одно весьма любопытное обстоятельство, свойственное реке, впадающей в море: в таких местах происходит смешение двух миров ‒ воды солёной и пресной. Исследователи усмотрели в этом явлении неожиданный потенциал (причём буквально), ведь на границе морской и пресной вод возникают естественные потоки ионов.
«Хотя на данном этапе наш проект всё ещё является концепцией, он достаточно универсален и уже демонстрирует большой потенциал для применения в энергетике, ‒ говорит Жан-Пьер Лебертон, профессор электротехники и компьютерной инженерии Университета Иллинойса и руководитель проекта. ‒ Всё началось с академического вопроса "может ли наноразмерное твердотельное устройство извлекать энергию из ионного потока", но наша конструкция превзошла наши ожидания и во многом удивила нас».
Итогом работы стало новое устройство, которое может использовать разницу в солёности речной и морской воды для выработки энергии, преобразовывая ионный поток в полезную электроэнергию.
Дело в том, что встреча двух водоёмов с разной солёностью ‒ как, например, когда река впадает в океан, ‒ провоцирует естественное перетекание молекул соли из области с более высокой концентрацией в течения с более низкой. Эти молекулярные миграции, по сути, являются продолжением растворения морских солей, отчего вода обогащается ионами ‒ электрически заряженными частицами. Энергию как раз этих потоков и решила собрать команда.
Исследователи были уверены в верности своих идей, но без сюрпризов не обошлось: при моделировании прибора было обнаружено два удивительных поведенческих паттерна. Во-первых, вопреки ожиданиям, оказалось, что прибор работает как с положительно, так и с отрицательно заряженными ионами. Главное ‒ наличие чистого потока ионов. А второй находкой стала универсальность и независимость этих эффектов от выбора материалов ‒ просто им нужна своя настройка.
«Примечательно и то, что наше исследование указывает на эффект усиления, ‒ дополняет аспирант Минге Сюн, ведущий автор исследования. ‒ Поскольку движущиеся ионы настолько массивны по сравнению с зарядами устройства, ионы сообщают зарядам большой импульс, усиливая основной ток».
Исследование получилось настолько продуктивным, что его результаты уже проходят процессы патентования, а учёные заняты разработкой системы масштабирования своего детища для практического производства электроэнергии.
«Мы считаем, что плотность мощности массива устройств может соответствовать или превосходить солнечные батареи, ‒ заявляет Лебертон. ‒ И это ‒ не говоря уже о потенциальных применениях в других областях вроде биомедицинского зондирования и нанофлюидики».
Это исследование предвосхищает развитие широкого спектра технологических приложений в области получения и преобразования энергии. А учитывая, что это первый проект по энергодобыче из такого ресурса, как смешение пресных и солёных океанических вод, в статье, опубликованной в журнале ScienceDirect, команда не без оснований утверждает, что применённый ею метод может стать «новой парадигмой сбора энергии».
В связи с этим становится интересно, не может ли глобальное потепление со всем своим таянием ледников, обернуться для нас ещё одним из перспективных решений энергетического вопроса.
По материалам АРМК.