Изследователи от Лабораторията по нанонаука за енергийни технологии (LNET) към Федералния политехнически университет в Лозана (EPFL) в Швейцария разработиха устройство, което непрекъснато генерира електроенергия от изпаряваща се вода, като използва топлина и слънчева светлина. Системата работи с обикновена чешмяна или морска вода, но не функционира с високопречистена вода.

Технологията представлява наноразмерно хидроелектрическо устройство, което извлича електроенергия от движението на водните молекули и разтворените йони, предизвикано от изпаряването върху инженерни повърхности.

В новото устройство се използва трислойна структура: горен изпарителен интерфейс, средна зона за транспорт на йони и долен наноструктуриран силициев електрод. Водата се изпарява от горния слой, създавайки непрекъснат поток от течност. Разтворените йони (например, натрий и хлор) се преразпределят, създавайки разлика в химичния потенциал и напрежение. На долния електрод, състоящ се от силициеви наноколони, покрити с оксид при контакт с течността се образува двоен електрически слой, което също допринася за генерирането на напрежение.

Без слънчева светлина устройството все пак произвежда електроенергия чрез изпаряване, но с много по-ниска ефективност. При добавяне на слънчева светлина и топлина производителността се увеличава пет пъти. Като полупроводник, силицият в долния слой генерира подвижни носители на заряд под действието на светлината, а електрическото поле, създадено от йонния дисбаланс ги насочва към външната верига. Топлината допълнително ускорява изпаряването и подобрява характеристиките на повърхността на силиция.

При тестови условия устройството достигна напрежение на празен ход около 1 волт и плътност на мощността 0,25 волта на квадратен метър. Това е незначително малко в сравнение с търговските слънчеви панели, но технологията не е предназначена за мащабно производство на електроенергия, а за захранване на автономни сензори, преносима електроника и устройства от Интернет на нещата, работещи в среда, където има вода, топлина и слънчева светлина.

Особеност на разработката е „разделената“ конструкция, позволяваща оптимизиране на всеки етап (изпаряване, транспорт на йони и събиране на електрони) поотделно. Засега устройството съществува на нанониво, но изследователите се надяват да го мащабират в бъдеще за създаване на батерии, които ще могат да захранват електрониката чрез необработена вода, топлина и светлина.

Новата работа, публикувана в списание Nature Communications е развитие на предишни изследвания на същата група, публикувани през 2024 година.