"In de meeste vloeibare systemen die zoutoplossingen bevatten, heb je een gelijk aantal positieve en negatieve ionen. Wanneer je de vloeistof echter opsluit tot een nanokanaal, blijven alleen ionen over met een polariteit die tegengesteld is aan die van de oppervlaktelading", legt Anwar uit. "Dit betekent dat als je vloeistof door het nanokanaal laat stromen, je stroom en spanningen genereert."

"Dit gaat terug op onze belangrijkste bevinding dat het chemische evenwicht voor de oppervlaktelading van het nanoapparaat kan worden benut om de werking van hydrovoltaïsche apparaten uit te breiden over de schaal van het zoutgehalte", voegt Tagliabue toe.

"Inderdaad, naarmate de vloeibare ionenconcentratie toeneemt, neemt ook de oppervlaktelading van het nanoapparaat toe. Als gevolg hiervan kunnen we grotere vloeistofkanalen gebruiken terwijl we met vloeistoffen met een hogere concentratie werken. Dit maakt het gemakkelijker om apparaten te fabriceren voor gebruik met kraan- of zeewater , in tegenstelling tot alleen gezuiverd water."

Water, overal water

Omdat verdamping continu kan plaatsvinden over een breed scala aan temperaturen en vochtigheidsgraden (en zelfs 's nachts) zijn er veel opwindende potentiële toepassingen voor efficiëntere HV-apparaten.

De onderzoekers hopen dit potentieel te verkennen met de steun van een Swiss National Science Foundation Starting Grant, die tot doel heeft “een compleet nieuw paradigma te ontwikkelen voor de terugwinning van afvalwarmte en de opwekking van hernieuwbare energie op grote en kleine schaal”, inclusief een prototypemodule onder reële omstandigheden. -wereldomstandigheden aan het Meer van Genève.

En omdat HV-apparaten theoretisch overal kunnen worden gebruikt waar vloeistof is (of zelfs vocht, zoals zweet), kunnen ze ook worden gebruikt om sensoren van aangesloten apparaten van stroom te voorzien, van smart-tv's tot gezondheids- en fitness-wearables. Met de expertise van LNET op het gebied van het oogsten en opslaan van lichte energie wil Tagliabue ook graag zien hoe licht en fotothermische effecten kunnen worden gebruikt om de oppervlakteladingen en verdampingssnelheden in HV-systemen te beheersen.

Ten slotte zien de onderzoekers ook belangrijke synergieën tussen HV-systemen en de productie van schoon water.

"Natuurlijke verdamping wordt gebruikt om ontziltingsprocessen aan te drijven, omdat zoet water kan worden gewonnen uit zout water door de damp te condenseren die wordt geproduceerd door een verdampingsoppervlak. Je kunt je nu voorstellen dat je een HV-systeem gebruikt om tegelijkertijd schoon water te produceren en elektriciteit te benutten, " legt Anwar uit.

Meer informatie: Tarique Anwar et al, Zoutgehalte-afhankelijke grensvlakfenomenen richting optimalisatie van hydrovoltaïsche apparaten, Apparaat (2024). DOI:10.1016/j.apparaat.2024.100287

Journaalinformatie: Apparaat

Aangeboden door Ecole Polytechnique Federale de Lausanne