用流淌的盐水产生电力

图片：Gizmodo

水力发电已是世界上最老的科技之一，作为一种可再生能源，目前全球尚有大约 150 个国家在使用。然而，水力发电有其局限性，仅当规模足够巨大之时才能体现效率。为了大规模开发水力资源，带来的副作用是河流被隔断，生态系统受到摧残。同时，水力发电无法做到编写，随时随地“开水”很不现实。

近些年，科学家已在致力于纳米结构发电。举个例子，他们已探寻离子液体发电——让带电离子遍布于液体之中，在压力梯度的作用下透过某个系统，产生电力。然而，由于压力梯度的原因，这一系统发电能力有限，尚无法做到高产。但如今，科学家发现了更好的办法：用石墨烯携带小滴盐水，无需压力梯度也可产生电力。

图片：Jose-Luis Olivares/MIT

研究成果发布在《自然纳米技术（Nature Nanotechnology）》，来自中国的研究人员制造了一层石墨烯，并将盐水液滴置于其上，让盐水液滴以不同的速度穿过石墨烯层，从中发现这一过程产生了细微的电压差。

在这一效应之外，科学家还发现，液滴的穿过速度和所生产的电力存在线性关系：液滴穿过速度越快，产生的电压越高；同等面积石墨烯层上穿过的液滴数目越多，产生的电压越高。

这一现象后面的机理是怎样的呢？科学家监视了液滴这一侧的电荷分布，包括液滴停留在石墨烯上时和液滴运动时两种情况。

当液滴保持静态时，电荷分布与另一侧保持对称，两者之间净电势差为零。

但当液滴被拖着穿过石墨烯层时，电荷分布开始不平衡。在液滴某端，电子从石墨烯脱附；而在另一端，电子被石墨烯吸收。这一运动导致液滴侧产生巨大的电势差，继而导致这一距离间产生可观的电压。

科学家会将这一技术提升至大量级，让用户从中丰收电力。他们用氯化铜制成液滴，放在石墨烯表面，表面斜向一侧，液滴受重力作用从一端流到另一端，导致可测量的电压生成，大约 30mV。

尽管发电规模相比现有的水轮发电机来说太过微小，这些纳米发电机可以为小型设备提供电力，这是水力发电系统所无能为力的。纳米发电技术也很容易提升规模，总有一天能制造大量级电力，驱动大型设备。

VIA ArsTechnica

Nature Nanotechnology, 2014. DOI: 10.1038/NNANO.2014.56  (About DOIs).

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