Důmyslný systém vyvinutý na Švýcarském federálním technologickém institutu v Lausanne (EPFL) dokáže autonomně a stabilně vyrábět elektrický proud z odpařující se slané vody. Využívá přitom teplo a světlo k ovládání pohybu iontů a elektronů.
Tým Laboratoře nanovědy pro energetické technologie (LNET) na EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne — Švýcarský federální technologický institut v Lausanne) pod vedením Giulie Tagliabueové využil již dříve vytvořenou platformu pro studium hydrovoltaického jevu, který umožňuje získávat elektřinu při průtoku kapaliny přes nabitý povrch křemíkového nanotechnologického zařízení, a udělal z ní hydrovoltaický systém.
Tento systém se skládá ze tří oddělených vrstev určených k odpařování, transportu iontů a sběru elektrického náboje. Toto konstrukční uspořádání umožňuje vědcům sledovat a jemně regulovat každý jednotlivý krok procesu.
Součástí zařízení je křemíkový polovodič. Elektrony v jeho struktuře jsou excitovány působením fotonů ze slunečního záření, zatímco teplo zesiluje záporný náboj na jeho povrchu. Odpařování slané vody ve vrstvě nad polovodičem poháněné teplem současně vyvolává přesun iontů a oddělení kladných nábojů od záporných na rozhraní kapaliny a pevného povrchu. Vytváří elektrické pole, které žene excitované elektrony připojeným obvodem, čímž vyrábí elektřinu.
Podstatnou výhodou nové technologie je, že oproti jiným hydrovoltaickým zařízením do značné míry odolává degradaci materiálu, zejména při použití slané vody. Nové zařízení obsahuje křemíkové nanopilíře, které jsou potažené vrstvou vybraného oxidu, zajišťující stabilní fungování při působení tepla a světla. Tato vrstva přitom současně chrání před nežádoucími chemickými reakcemi.
Výzkumníci zdůrazňují, že kromě vynikající hustoty napětí a výkonu (1 V a 0,25 W/m2) nabízí jejich systém výhodu v podobě nepřetržité, autonomní výroby elektřiny.
Rozdělení zařízení do tří vrstev také umožnilo týmu vyvinout model, který by vysvětlil jejich pozorování a optimalizoval výstupní výkon úpravou struktury nanosloupků a koncentrace soli.
Tým nyní vyvíjí nástroje pro zkoumání těchto jevů v reálném čase a zároveň experimentuje s tepelným a světelným vstupem pomocí solárního simulátoru.
Výzkumníci věří, že jejich inovace urychlí vývoj hydrovoltaických zařízení, která mají velký potenciál pro napájení malých senzorových sítí bez baterií všude tam, kde je k dispozici voda, teplo a sluneční světlo. Mezi příklady patří systémy pro monitorování životního prostředí s vlastním napájením, nositelná zařízení a aplikace internetu věcí.