Обычно для преобразования энергии движущейся воды в электричество используются динамо-машины. Понятно, что такое решение обладает невысоким КПД и к тому же совершенно неприменимо для миниатюрных устройств. Установка же, созданная канадскими инженерами, непосредственно преобразует движение воды в электроток.

Физический эффект возникновения электрического потенциала при просачивании воды через крошечные каналы в материале, не проводящем электричество, был известен давно. Это явление называют электрическим двойным слоем (electrical double layer). Поверхность стенок канала становится заряженной потому, что часть ионов из воды как бы застревает при движении. За счет этого возникает электрическое поле, которое создает некоторое препятствие дальнейшему движению потока заряженных ионов через канал и потому воспринималось как явление безусловно вредное.

Например, когда тонкий слой, покрывающий стенки канала, заряжен отрицательно, он притягивает положительные ионы, которые замедляют поток. Ионы с противоположным зарядом пропускаются, а ионы с тем же зарядом - задерживаются. В данном случае анионы сдвигаются в центральную часть канала - это позволяет им двигаться быстрее. Это значит, что отрицательный заряд скапливается у дальнего конца канала, а положительный - у ближнего, заставляя прилагать все большие усилия для того, чтобы протолкнуть воду.

Инженер Ларри Костюк и его коллега физик Дэниел Куок (Daniel Kwok) решили обратить эту проблему на пользу техническому прогрессу. Они прокачивали под давлением обычную воду из-под крана через стеклянный диск диаметром 2 см и толщиной 3 мм, пронизанный примерно 450 тысячами отверстий, поперечник каждого из которых - от 10 до 16 микрон (примерно одна сотая миллиметра). Когда к каждой стороне было присоединено по электроду, они измерили ток - он оказался равным нескольким микроамперам (а в случае отдельных каналов речь идет о считанных наноамперах). Согласно PhysicsWeb, получено 1500 наноампер. По утверждению BBC News, разность потенциалов составила 10 вольт и этого хватило, чтобы зажечь лампочку (или, возможно, светодиод).

Чтобы увеличивать ток, необходимо увеличить КПД устройства. Пока, как говорит Костюк, он удручающе мал - всего доли процента. Необходимо повысить его до 4-16 %, чтобы можно было конкурировать с другими энергетическими источниками. Другой очевидный способ извлекать из воды большее количество ампер - это увеличивать число каналов, силу давления или концентрацию солей в воде. При этом сама природа могла бы предоставить новые источники энергии, до сей поры пропадающей без дела, буквально уходящей в песок. Когда вода, например, течет через пористую скалу, она воспроизводит в природных условиях ту же схему эксперимента. Костюк предлагает подключить к этому делу электроды и получать таким образом электроэнергию в какой-нибудь глухомани.

Однако Джордан Макиннес (Jordan MacInnes), эксперт в области гидроаэродинамики из британского Университета Шеффилда, считает, что "овчинка выделки не стоит", ведь потребуются годы и годы, чтобы зарядить таким способом хотя бы мобильный телефон. Возможно, продвижение воды через отверстия при более высоком давлении может сократить это время, но тогда возникают другие серьезные технические проблемы...

Источники:
Tiny tubes squeeze electricity from water - New Scientist
Extracting electricity from water - PhysicsWeb
Water sparks new power source - BBC News

версия для печати

Нравится

Tweet

0

Получить код

26.08.2003 17:02

Спрэй из нанокомпьютеров поможет лечиться на дому -->

06.12.2002 08:25

От звуков, охлаждающих мороженое, будут вспыхивать волосы -->

12.11.2002 22:55

Разработана батарейка, питающаяся человеческой кровью -->

19.09.2002 01:44

Электрические импульсы превысили скорость света -->