Наноустройство генерирует электричество из испаряющейся воды и солнечного света

Исследователи из Лаборатории нанонауки для энергетических технологий (LNET) Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии разработали устройство, которое непрерывно генерирует электричество из испаряющейся воды, используя тепло и солнечный свет. Система работает с обычной водопроводной или морской водой, но не функционирует с высокоочищенной водой.

Технология представляет собой наноразмерное гидроэлектрическое устройство, которое извлекает электричество из движения молекул воды и растворенных ионов, вызванного испарением на инженерных поверхностях. Новая работа, опубликованная в 2026 году в журнале Nature Communications, является развитием предыдущих исследований той же группы, опубликованных в 2024 году.

В новом устройстве используется трехслойная структура: верхний испарительный интерфейс, средняя область транспорта ионов и нижний наноструктурированный кремниевый электрод. Вода испаряется с верхнего слоя, создавая непрерывный поток жидкости. Растворенные ионы (например, натрий и хлор) перераспределяются, создавая разность химических потенциалов и напряжение. На нижнем электроде, состоящем из кремниевых наностолбиков, покрытых оксидом, при контакте с жидкостью формируется двойной электрический слой, что также способствует генерации напряжения.

Без солнечного света устройство все еще вырабатывает электричество за счет испарения, но с гораздо меньшей эффективностью. При добавлении солнечного света и тепла производительность возрастает в пять раз. Кремний в нижнем слое, будучи полупроводником, генерирует подвижные носители заряда под действием света, а электрическое поле, создаваемое ионным дисбалансом, направляет их во внешнюю цепь. Тепло дополнительно ускоряет испарение и улучшает характеристики поверхности кремния.

В тестовых условиях устройство достигло напряжения холостого хода около 1 вольта и плотности мощности 0,25 Вт на квадратный метр. Это ничтожно мало по сравнению с коммерческими солнечными панелями, но технология предназначена не для крупномасштабной генерации, а для питания автономных датчиков, носимой электроники и устройств Интернета вещей, работающих в среде, где есть вода, тепло и солнечный свет.

Особенностью разработки является «разделенная» конструкция, позволяющая оптимизировать каждый этап (испарение, транспорт ионов и сбор электронов) независимо. Пока что устройство существует на наноуровне, но исследователи надеются масштабировать его в будущем для создания батарей, которые смогут питать электронику за счет неочищенной воды, тепла и света.