納米流體裝置利用鹽度差異發(fā)電

納米流體裝置用鹽度差異發(fā)電。圖片來源：伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校格蘭杰工程學(xué)院

全球海岸線上有一種尚未開發(fā)的能源，這種能源來自海水和淡水之間的鹽度差異。現(xiàn)在，一種新的納米設(shè)備可利用這種差異來發(fā)電。美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員設(shè)計(jì)了一種納米流體設(shè)備，能夠?qū)㈦x子流轉(zhuǎn)化為可用電能。相關(guān)研究在線發(fā)表于新一期《納米能源》雜志上。

新設(shè)備可用于從海水與淡水邊界的自然離子流中提取能量。當(dāng)兩個鹽度不同的水體相遇時(shí)（如河流流入海洋的地方），鹽分子會從較高濃度流向較低濃度，這些流動的能量可被收集，因?yàn)樗鼈冇扇芙獾柠}形成的帶電粒子——離子組成。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種納米級的半導(dǎo)體設(shè)備，它利用了設(shè)備中流動的離子和電荷之間的“庫侖阻力”現(xiàn)象。當(dāng)離子流過設(shè)備中的狹窄通道時(shí)，電力導(dǎo)致設(shè)備的電荷從一側(cè)移到另一側(cè)，從而產(chǎn)生電壓和電流。

模擬發(fā)現(xiàn)了兩個令人驚訝的行為。首先，他們預(yù)計(jì)庫侖阻力主要是通過相反電荷之間的吸引力發(fā)生的，但模擬表明，如果電荷之間是排斥的，該裝置同樣能很好地工作。帶正電荷的離子和帶負(fù)電荷的離子都會產(chǎn)生阻力。

另外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種放大效應(yīng)。由于移動的離子與設(shè)備電荷相比質(zhì)量很大，離子給電荷提供了大量的動量，放大了潛在的電流。這些效應(yīng)與特定的通道配置以及材料的選擇無關(guān)，只要通道直徑足夠窄，以確保離子和電荷之間接近即可。

研究人員正在研究如何將這些設(shè)備陣列擴(kuò)展到實(shí)際發(fā)電應(yīng)用中。他們相信，設(shè)備陣列的功率密度可達(dá)到或超過太陽能電池，設(shè)備陣列在生物醫(yī)學(xué)傳感和納米流體學(xué)等其他領(lǐng)域也將具有更大的潛在應(yīng)用。

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