納米流體裝置用鹽度差異發(fā)電。圖片來源：伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校格蘭杰工程學院

全球海岸線上有一種尚未開發(fā)的能源，這種能源來自海水和淡水之間的鹽度差異?，F在，一種新的納米設備可利用這種差異來發(fā)電。美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究人員設計了一種納米流體設備，能夠將離子流轉化為可用電能。相關研究在線發(fā)表于新一期《納米能源》雜志上。

新設備可用于從海水與淡水邊界的自然離子流中提取能量。當兩個鹽度不同的水體相遇時（如河流流入海洋的地方），鹽分子會從較高濃度流向較低濃度，這些流動的能量可被收集，因為它們由溶解的鹽形成的帶電粒子——離子組成。

研究團隊設計了一種納米級的半導體設備，它利用了設備中流動的離子和電荷之間的“庫侖阻力”現象。當離子流過設備中的狹窄通道時，電力導致設備的電荷從一側移到另一側，從而產生電壓和電流。

模擬發(fā)現了兩個令人驚訝的行為。首先，他們預計庫侖阻力主要是通過相反電荷之間的吸引力發(fā)生的，但模擬表明，如果電荷之間是排斥的，該裝置同樣能很好地工作。帶正電荷的離子和帶負電荷的離子都會產生阻力。

另外，研究人員還發(fā)現了一種放大效應。由于移動的離子與設備電荷相比質量很大，離子給電荷提供了大量的動量，放大了潛在的電流。這些效應與特定的通道配置以及材料的選擇無關，只要通道直徑足夠窄，以確保離子和電荷之間接近即可。

研究人員正在研究如何將這些設備陣列擴展到實際發(fā)電應用中。他們相信，設備陣列的功率密度可達到或超過太陽能電池，設備陣列在生物醫(yī)學傳感和納米流體學等其他領域也將具有更大的潛在應用。