Πηγή Εικόνας: https://interestingengineering.com/energy/swiss-nanotech-energy-evaporationΕριφύλη Δρίβα
Ελβετοί επιστήμονες χρησιμοποιούν την εξάτμιση του νερού για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το μόνο που χρειάζεται είναι μία μικροσκοπική συσκευή με κανάλια που παράγουν ενέργεια όταν το υγρό ρέει μέσα από τη μοναδική του επιφάνεια.
Στο Ελβετικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στη Λωζάνη (EPFL) οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μία μέθοδο που βασίζεται στο αποκαλούμενο υδροβολταϊκό φαινόμενο, όπως αναφέρει το interestingengineering.com.
Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις η μισή ηλιακή ενέργεια που φτάνει στη Γη οδηγεί τη διαδικασία εξάτμισης. Από το στέγνωμα των ρούχων μέχρι τον ιδρώτα στο δέρμα μας, όλα περιλαμβάνουν εξάτμιση. Η διαδικασία είναι τόσο συνηθισμένη που θεωρούμε δεδομένο ότι θα συμβεί όταν χύνουμε νερό στο έδαφος ή ακόμα και στα ρούχα μας.
Από το 2017, οι ερευνητές άρχισαν να εξετάζουν αυτή την τόσο συνηθισμένη διαδικασία από μια διαφορετική οπτική γωνία. Μέσα στα φυτά, τα μόρια του νερού μεταφέρονται με αβίαστο και παθητικό τρόπο χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό τριχοειδούς πίεσης και φυσικής εξάτμισης. Θα μπορούσε κανείς να αποκτήσει μια συνεχή και απεριόριστη πηγή ενέργειας εάν το ίδιο μπορούσε να εφαρμοστεί σε υδροβολταϊκές συσκευές νανοκλίμακας.
Η πρώτη υδροβολταϊκή εφαρμογή
Η ερευνητική ομάδα στο Εργαστήριο Νανοεπιστήμης για την Τεχνολογία Ενέργειας (LNET) στο EPFL χρησιμοποίησε νανοστήλες πυριτίου για να δημιουργήσει ένα εξαγωνικό δίκτυο που παρέχει τέλεια διαμορφωμένα κανάλια για την εξάτμιση υγρών. Όπως ανέφερε σε σχετική ανακοίνωση, η προσέγγιση που ονομάζεται κολλοειδής λιθογραφία νανόσφαιρας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατανόηση των επιπτώσεων της συγκράτησης υγρού και του τρόπου αλληλεπίδρασης στερεών και υγρών στην περιοχή επαφής τους.
Όπως εξήγησε ένας από τους συμμετέχοντες στην έρευνα, ο Ταρίκ Άνγουορ, «στα περισσότερα ρευστά συστήματα που περιέχουν αλατούχα διαλύματα, έχετε ίσο αριθμό θετικών και αρνητικών ιόντων. Ωστόσο, όταν περιορίζετε το υγρό σε ένα νανοκανάλι, θα παραμείνουν μόνο ιόντα με πολικότητα αντίθετη από αυτή του επιφανειακού φορτίου. Αυτό σημαίνει ότι εάν αφήσετε το υγρό να ρέει μέσω του νανοκαναλιού, θα δημιουργήσετε ρεύμα και τάσεις».
Αυξάνοντας τη συγκέντρωση ιόντων, αυξάνεται και το επιφανειακό φορτίο της νανοσυσκευής. Οι ερευνητές, επομένως, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν μεγαλύτερα κανάλια όταν εργάζονται με υγρά υψηλότερης συγκέντρωσης, καθιστώντας ευκολότερη την ανάπτυξη συσκευών που λειτουργούν επίσης με νερό βρύσης ή θαλασσινό νερό.
«Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που ποσοτικοποιεί αυτά τα υδροβολταϊκά φαινόμενα επισημαίνοντας τη σημασία των διαφόρων αλληλεπιδράσεων μεταξύ των επιφανειών» σύμφωνα με την επικεφαλής του εργαστηρίου Τζούλια Ταλιαμπούε.
«Στο πλαίσιο της έρευνας προέκυψε και ένα επίσης σημαντικό εύρημα: οι υδροβολταϊκές συσκευές μπορούν να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα αλατοτήτων, κάτι που έρχεται σε αντίθεση με την προηγούμενη κατανόηση ότι απαιτείται πολύ καθαρό νερό για την καλύτερη απόδοση» πρόσθεσε.
Η διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ρεύματος όλο το εικοσιτετράωρο, καθώς η εξάτμιση συμβαίνει σε διάφορες θερμοκρασίες, ακόμη και τη νύχτα. Η διαδικασία εμφανίζεται επίσης σε συνθήκες υγρασίας, καθιστώντας το κατάλληλο για χρήση σε ολόκληρο τον πλανήτη, ανεξάρτητα από την τοποθεσία.
Ωστόσο, δεδομένου ότι οι συσκευές με βάση τα υδροβολταϊκά μπορούν θεωρητικά να λειτουργήσουν με οποιοδήποτε υγρό, ακόμη και ο ιδρώτας μπορεί να τροφοδοτήσει συσκευές όπως διάφορους αισθητήρες και πολλά άλλα. Στο ίδιο εργαστήριο ερευνώνται επίσης συστήματα συλλογής και αποθήκευσης ενέργειας από το φως, έτσι ερευνάται και η επίδρασή του στις συσκευές HV (υψηλών βολτ).
Και καθώς η εξάτμιση μπορεί επίσης να βοηθήσει τις προσπάθειες αφαλάτωσης, η ανακοίνωση καταλήγει στο συμπέρασμα ότι ένα σύστημα βασισμένο σε HV θα μπορούσε να σχεδιαστεί για να παρέχει ταυτόχρονα καθαρό νερό και καθαρή ενέργεια.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Device.
