納米流體裝置利用鹽度差異發(fā)電

全世界海岸線上還有未開發(fā)的能源，這些能源來自海水和淡水之間的鹽度差異?，F(xiàn)在新的納米設(shè)備可以利用這種差異來發(fā)展。美國伊利諾斯大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員設(shè)計了一種利用離子流動的納米流體設(shè)備。這項研究發(fā)表在《納米能源》號在線雜志上。

新設(shè)備可用于從海水和淡水邊界的自然離子流中提取能量。當(dāng)鹽度不同的兩種水相遇時（就像河流流入大海一樣），鹽分子可以從高濃度流到低濃度，而這一流的能量是由溶解的3——粒子組成的。

研究組設(shè)計了利用裝置內(nèi)移動的離子和電荷之間的“庫隆電阻”現(xiàn)象的納米級半導(dǎo)體設(shè)備。當(dāng)離子通過設(shè)備中的狹窄通道時，電力使設(shè)備的電荷從一邊移動到另一邊，產(chǎn)生電壓和電流。

通過模擬實驗，我們發(fā)現(xiàn)了兩種驚人的行為。起初，他們預(yù)測庫隆電阻主要是由相反電荷之間的吸引力引起的，但模擬實驗顯示，即使電荷之間發(fā)生排斥，該裝置也能很好地工作。帶正電荷的離子和帶負(fù)電荷的離子都有抵抗力。

此外，研究者還發(fā)現(xiàn)了放大效應(yīng)。由于移動中的離子與設(shè)備的電荷相比質(zhì)量很大，離子為電荷提供了大量的動量，從而擴大了潛在的電流。如果通道直徑足夠窄，可以保證離子和電荷之間的接近，這種效果與通道的特定分配或材料的選擇無關(guān)。

研究員們正在研究如何將這種設(shè)備排列擴大到實際發(fā)展應(yīng)用中。他們相信設(shè)備陣列的電力密度可以達到或超過太陽能電池，設(shè)備陣列在生物醫(yī)學(xué)傳感器和納米流體工程等其他領(lǐng)域也將有更大的潛在應(yīng)用。