Προοπτικές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από σκουριά και νερό



Νέα έρευνα από επιστήμονες του Caltech και του Northwestern University δείχνει ότι λεπτά στρώματα σκουριάς- οξείδιο του σιδήρου- μπορούν να παράξουν ηλεκτρισμό όταν ρέει πάνω τους αλμυρό νερό: Η μέθοδος αυτή αντιπροσωπεύει έναν εντελώς νέο τρόπο παραγωγής ηλεκτρισμού και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων τεχνικών παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας.


Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ μεταλλικών ενώσεων και αλμυρού νερού παράγουν συχνά ηλεκτρισμό, αλλά συνήθως πρόκειται για το αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης, όπου μία ή περισσότερες ενώσεις μετατρέπονται σε άλλες ενώσεις. Τέτοιου είδους αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα μέσα σε μπαταρίες.


Το ηλεκτροκινητικό φαινόμενο είχε παρατηρηθεί και στο παρελθόν, σε λεπτά στρώματα γραφενίου, και είναι ιδιαίτερα αποδοτικό: Η αποδοτικότητά του υπολογίζεται στο 30% ως προς τη μετατροπή κινητικής ενέργειας σε ηλεκτρισμό.


Αν και η σκουριά εμφανίζεται από μόνη της στο σίδερο, οι ερευνητές έπρεπε να διασφαλίσουν πως θα σχηματιζόταν σε λεπτό στρώμα. Για να το κάνουν αυτό, χρησιμοποίησαν μια διαδικασία ονόματι PVD (physical vapor deposition), η οποία μετατρέπει στερεά υλικά (σίδηρο, επί της προκειμένης) σε ατμό που συμπυκνώνεται σε μια επιθυμητή επιφάνεια. Το PVD επέτρεψε τη δημιουργία ενός στρώματος σιδήρου πάχους 10 νανομέτρων, περίπου 10.000 φορές πιο λεπτό από μια ανθρώπινη τρίχα. Αφού η ταινία σιδήρου αφαιρέθηκε από τη συσκευή PVD, σχηματίστηκε άμεσα σκουριά πάχους περίπου 2 νανομέτρων.


Όταν πάνω σε αυτή την ταινία ρίχτηκαν διαλύματα αλμυρού νερού διαφόρων συγκεντρώσεων, διαπιστώθηκε πως προέκυπταν δεκάδες millivolts και αρκετά microamps ανά τετραγωνικό εκατοστό.


Ο μηχανισμός πίσω από την παραγωγή ηλεκτρισμού είναι πολύπλοκος, αλλά σε γενικές γραμμές έχει ως εξής: Τα ιόντα στο αλμυρό νερό προσελκύουν ηλεκτρόνια στον σίδηρο κάτω από τη σκουριά. Καθώς το αλμυρό νερό ρέει, το ίδιο συμβαίνει και με τα ιόντα, και μέσω αυτής της διαδικασίας παρασύρονται τα ηλεκτρόνια στον σίδηρο, δημιουργώντας ηλεκτρικό ρεύμα.

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΗΣΤΕ ΜΑΖΙ ΜΑΣ