Parowanie wody to powszechne zjawisko, które do tej pory było niemal niewykorzystywane jako źródło energii. Naukowcy ze szwajcarskiego EPFL pokazali jednak, że można je zamienić w prąd elektryczny dzięki specjalnie zaprojektowanemu nanoukładowi.
Nowe urządzenie potrafi generować energię w sposób ciągły, wykorzystując parowanie słonej wody. Kluczowym mechanizmem jest tzw. efekt hydrowoltaiczny, czyli powstawanie napięcia w wyniku kontaktu wody z odpowiednio naładowaną powierzchnią materiału.
Układ opiera się na strukturze złożonej z mikroskopijnych filarów krzemowych pokrytych cienką warstwą izolatora. Dzięki temu możliwe jest oddzielenie kilku procesów: samego parowania, transportu jonów w roztworze oraz zbierania ładunku elektrycznego.
W przeciwieństwie do wcześniejszych podejść, badacze skupili się nie tyle na zwiększaniu intensywności parowania, co na kontrolowaniu ruchu jonów i ładunku powierzchniowego pod wpływem światła i temperatury.
Światło generuje w krzemie nośniki ładunku (elektrony i dziury), co zmienia rozkład ładunków i zwiększa napięcie. Jednocześnie wyższa temperatura przyspiesza dyfuzję jonów, wzmacniając efekt elektryczny.
W testach laboratoryjnych udało się uzyskać napięcie około 1 V i gęstość mocy rzędu 0,25 W/m².
Urządzenie działało stabilnie przez ponad 50 godzin, także przy zmiennym oświetleniu, co wskazuje na istotną rolę efektów fotoelektrycznych, a nie tylko cieplnych.
Technologia jest co prawda dopiero na wczesnym etapie badań, ale już teraz pozwala inaczej spojrzeć na rozwój hydrowoltaiki. Zamiast koncentrować się wyłącznie na zwiększaniu parowania, kluczowe okazuje się precyzyjne sterowanie zjawiskami elektrycznymi i jonowymi.
W przyszłości rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w urządzeniach o małym zapotrzebowaniu na energię, takich jak czujniki środowiskowe i inne urządzenia działające w miejscach z dostępem do wody i światła.
