Содержание статьи:
Недавнее исследование показало, что в ультратониких слоях железа вырабатывается электроэнергия, когда по ним течет соленая вода. Этот эффект можно использовать в качестве нового способа производства электричества в уже существующей инфраструктуре или для разработки новых решений.
Всем известно о том, что при взаимодействии металлов с соленой водой может вырабатываться электричество, но обычно это является результатом химических реакций, связанных образованием новых соединений. Подобные принципы используются в аккумуляторах.
Однако явление, открытое исследователями из Калифорнийского технологического института и Северо-Западного университета, не связано с химическими реакциями, а основано на превращении кинетической энергии протекающей соленой воды в электричество. Ранее этот эффект уже наблюдали в пленках графена, поэтому уже установлено, что его эффективность преобразования составляет около 30%.
Поскольку произвести достаточное количество двумерно материала для использования в промышленных масштабах достаточно сложно, то ученые начали изучать более доступные альтернативы. В результате они обнаружили, что пленки оксида железа также подходят, при этом их проще создавать и масштабировать.
Хотя на железных сплавах ржавчина появляется сама по себе, но для получения сплошного слоя на тонком слое металла, команда использовали физическое осаждение из паровой фазы. Данный метод превращает твердые материалы в пар, который конденсируется на желаемой поверхности. В результате они создали слой оксида железа толщиной 10 нм, что примерно в 10 тысяч раз тоньше человеческого волоса.
Когда они взяли лист железа, покрытого ржавчиной, и сливали по нему растворы соленой воды с различными концентрациями, то обнаружили, что в нем генерируется несколько десятков милливольт и несколько микроампер на см2. При использовании листа площадью 10 м2, он сможет вырабатывать несколько киловатт в час энергии, чего хватит для обеспечения 1-2 обычных квартир.
Механизм генерации электричества путем электрокинетического эффекта сложен и включает в себя ионную адсорбцию и десорбцию. Но, по сути, он работает следующим образом: ионы, присутствующие в соленой воде, притягивают электроны в железе под слоем ржавчины. Поскольку ионы перемещаются вместе с водой, то из-за силы притяжения, они увлекают за собой и электроны в железе, генерируя электрический ток.
Исследователи говорят, что это явление можно эффективно использовать в местах, где есть движущиеся солевые растворы. Варианты включают использование энергии приливов, или системы пассивного преобразования энергии волн на буях или других объектах в море или океане. Они также рассматривают возможность использования импульсов соленой воды в венах человека для питания имплантатов.
Ранее мы также сообщали об усовершенствовании технологии электролиза морской воды.
текст: Илья Бауэр, фото: Unsplash
