Китайские учёные обнаружили, что лёд обладает свойством флексоэлектричности, то есть способностью генерировать электрический заряд при деформации. Ранее было известно, что в результате столкновения ледников или деформации ледяных массивов может возникать электрический потенциал, однако до настоящего времени не было найдено способа сделать этот эффект достаточно интенсивным для практического применения.
В исследовании, проведённом учёными из Сианьского университета Цзятун, описаны методы создания различных образцов льда путём замораживания воды с различным содержанием хлорида натрия (NaCl) – от полного отсутствия соли до высокой концентрации. Образцы имели определённую форму, включая конусы, бруски и плоские пластины.
Для измерения электрической мощности замороженных образцов команда применила метод трёхточечного изгиба. Лёд размещался на двух опорах, после чего к нему прикладывалась сила, вызывающая изгиб. Результаты показали, что солёные образцы льда генерировали электрический заряд в 1000 раз больший, чем чистый лёд.
С целью выяснения причин повышения эффективности генерации электрического заряда при добавлении соли, исследовательская группа провела микроскопическое и рамановское спектроскопическое исследование замороженных образцов. Было установлено, что соль препятствует полному замерзанию воды, образуя микроскопические каналы, заполненные солёной жидкостью. При изгибе льда давление вызывает движение жидкости по этим каналам, что приводит к возникновению электрического тока вследствие переноса электрического заряда.
Учитывая, что лёд покрывает около 10% поверхности Земли, потенциал использования данного источника энергии для генерации электрического тока является значительным.
Исследователи отмечают, что высокая флексоэлектрическая активность солёного льда открывает перспективы для разработки технологий, использующих его энергию. Это также может быть связано с электрической активностью ледяных регионов на Земле и ледяных океанов на других планетах, таких как Европа и Энцелад.
Несмотря на перспективность данной технологии, существуют определённые ограничения. Устройства, основанные на использовании солёного льда, подвержены механической усталости: после многократных циклов изгиба и разгибания их эффективность снижается до 80%. Хотя флексоэлектрический эффект в солёном льду значительно сильнее, чем в чистой воде, выходная мощность таких устройств остаётся ниже, чем у коммерческих пьезоэлектрических генераторов, поскольку значительная часть электрической энергии преобразуется в тепловую.
Тем не менее, разработка технологий, использующих энергию льда, может стать важным шагом в развитии возобновляемых источников энергии и способствовать созданию экологически чистых энергетических систем.
Источник: Elec.ru по информации Tech Xplore
Еще больше интересных новостей из мира электротехники, умного дома и энергетики вы можете найти на портале Elec.ru.
Подписывайтесь на наши социальные сети:
🔹Дзен
