新的可再生能源发电技术:利用光和渗透作用发电

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作者: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

大多数可再生能源技术依赖于天气。风力发电厂只有在有风的具体情况下运行,而太阳能发电厂依靠阳光。EPFL的研究人员正在研究三种最好的妙招来捕获河口处老会 可用的能源:渗透力,也被称为蓝能量。

渗透是三种自然过程,分子通过半渗透膜从浓溶液迁移到稀溶液,以平衡浓度。在河口,带电的盐离子从咸水移动到淡水中。你们你们你们你们你们你们 的想法是利用你类似于 现象来发电。

由工程学院Aleksandra Radenovic教授领导的EPFL纳米生物学实验室(LBEN)的研究人员或者 表明,利用光还也能 优化利用渗透作用的发电量。你们你们你们你们你们你们 重现了河口的条件,将光照在一另另三个白 多由水、盐和一层只有一另另三个白 多原子厚的膜组成的系统上,以产生更多的电能。在光的作用下,你类似于 系统产生的能量是在黑暗中的两倍。你们你们你们你们你们你们 的发现已发表在《焦耳》杂志上。

在2016年的一篇论文中,LBEN的一另另三个白 多团队首次展示了二维膜在渗透动力生产方面的潜在革命。但当时,实验并只有 使用真实的条件。

离子通过纳米孔

光线的增加因为这项技术或者 向现实应用迈进了一步。该系统包括一另另三个白 多充满固体固体固体的隔间,盐浓度明显不同,由二硫化钼(MoS2)膜分离。在膜的上方是一另另三个白 多纳米孔——一另另三个白 多直径在3到10纳米(百万分之一毫米)之间的黑点。

每当盐离子从高浓度溶液到低浓度溶液通过孔时,电子就被转移到电极上,电极产生电流。

该系统的发电潜力取决于或者 因素——尤其是薄膜三种,薄膜三种时要很薄也能产生最大电流。纳米孔还时要具有选折 性,也能在三种固体固体固体之间产生电位差(电压),就像在传统电池中一样。纳米孔允许带正电的离子通过,同時 隔绝大每段带负电的离子。

该系统具有很好地平衡力。纳米孔和膜时要具有很高的电荷,时要多个大小相同的纳米孔,这是一另另三个白 多技术上具有挑战性的过程。

利用阳光的力量

研究人员同時 利用低下行速度 激光处里了你这另三个白 多多现象。光释放嵌入的电子,使它们聚集在膜的表皮层,这增加了材料的表皮层电荷。结果表明,纳米孔的选折 性更强,电流增加。

“总而言之,这三种效应因为你们你们你们你们你们你们 何必 太担心纳米孔的大小,”LBEN的研究人员Martina Lihter解释道。这对于大规模生产这项技术来说是个喜讯怎么写,或者 哪些孔何必 是完美和统一的。”

根据研究人员的说法,一套由镜子和透镜组成的系统还也能 用来将哪些光线照射到河口的薄膜上。类似于的系统也用于太阳能集热器和浓缩器——这是三种或者 广泛应用于光伏领域的技术。”该论文的主要作者Michael Graf解释说,从本质上讲,你类似于 系统还也能 日夜产生渗透力。在白天,产量会翻一番。”

下一步

研究人员现在将通过探索扩大膜产量的或者 性来开展你们你们你们你们你们你们 的工作,处里一系列挑战,类似于最佳孔密度。在这项技术应用于现实世界以前,还有好多好多 工作要做。类似于,超薄膜时要机械稳定。这还也能 通过使用三种所含致密氮化硅膜阵列的硅片来实现,你类似于 薄膜易于制造且成本低廉。

这项由LBEN领导的研究是一另另三个白 多EPFL实验室(Lanes和LBEN)与伊利诺斯大学电气和计算机工程系研究人员商务商务合作的一每段。

背景

早在2016年,来自LBEN的研究人员就报告说,你们你们你们你们你们你们 第一次通过仅测量一另另三个白 多原子厚度的二维膜产生渗透力。这项实验是一另另三个白 多重要的证明,纳米材料或者 实在代表着你类似于 领域的一场革命,它的直接应用被设想为可再生能源和小型的便携式能源。

当时,为了实现高发电量,研究人员时要在碱性环境中工作,高pH值与河口处发现的值相差甚远。为了增加MoS2的表皮层电荷和提高渗透功率输出,时要高的pH值。

你类似于 次,研究人员发现光还也能 起到你类似于 作用,使它们也能在现实环境中工作,而都不 使用化学处里。