研究人员表明 氧化铁层可以将盐水的动能转化为电能

2019-10-12 11:56:33

产生电能的方法有很多,例如电池,太阳能电池板,风力涡轮机和水力发电大坝。....现在生锈了。

加州理工学院和西北大学的科学家进行的新研究表明,当盐水流过时,生锈的铁氧化物薄膜可以发电。这些电影代表了一种全新的发电方式,可用于发展可持续电力生产的新形式。

金属化合物与盐水之间的相互作用通常会产生电能,但这通常是化学反应的结果,在化学反应中,一种或多种化合物转化为新化合物。此类反应是电池内部起作用的原因。

相比之下,加州理工学院的化学教授汤姆·米勒(Tom Miller)和西北化学的陶氏化学教授弗朗兹·盖格(Franz Geiger)发现的现象不涉及化学反应,而是将流动的盐水的动能转化为电能。

以前在石墨烯薄膜(以六边形晶格排列的碳原子片)中观察到了这种现象,即电动效应。这种现象非常有效。将动能转化为电能的效果约为30%。作为参考,最好的太阳能电池板的效率仅约20%。

米勒说:“在其他一些材料中也观察到了类似的效果。你可以滴一滴盐水,将其拖过石墨烯,看到产生的电。”

但是,很难制造石墨烯薄膜并将其按比例放大到可用尺寸。Miller说,Miller和Geiger发现的氧化铁膜相对易于生产,并且可扩展至更大尺寸。

米勒说:“基本上,它只是在铁上生锈,因此很容易在大面积制造。” “这是对石墨烯中所见事物的更强大的实现。”

尽管铁合金会自行形成锈蚀,但研究小组仍需要确保铁锈形成均匀的薄层。为此,他们使用了一种称为物理气相沉积(PVD)的工艺,该工艺通常将固态材料(在这种情况下为氧化铁)转变成在所需表面上冷凝的蒸汽。PVD使他们能够创建10纳米厚的氧化铁层,比人的头发薄约一万倍。

当他们拿起锈蚀的铁并在其上流过不同浓度的盐水时,他们发现每厘米2产生几十毫伏和几微安。

米勒说:“从角度来看,每块面积为10平方米的板每小时将产生几千瓦的功率,足以满足美国的标准房屋的需求。” “当然,要求较低的应用程序,包括偏远地区的低功耗设备,在短期内将更有希望。”

发电背后的机制很复杂,涉及离子的吸附和解吸,但它的工作原理基本上是这样的:盐水中存在的离子在铁锈层下面的铁中吸引电子。盐水流过时,这些离子也流过,并通过该吸引力将它们与铁一起拖到铁中,从而产生电流。

米勒说,这种影响在盐溶液流动的特定情况下可能有用,例如在海洋或人体中。

他说:“例如,潮汐能或漂浮在海洋中的物体(如浮标)可用于无源电能转换。” “有咸水以周期性的脉冲在静脉中流动。这可以用来发电,为植入物提供动力。”

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