Un nuovo nanodispositivo sfrutta la differenza di salinità tra acqua dolce e salata per generare energia
Un nuovo nanodispositivo sfrutta la differenza di salinità tra acqua dolce e salata per generare energiaUn team di ricercatori dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign ha sviluppato un innovativo nanodispositivo in grado di generare energia elettrica sfruttando la differenza di salinità tra acqua di mare e acqua dolce. Questa scoperta potrebbe aprire la strada a nuove applicazioni in vari campi e alla produzione di energia su larga scala.
La differenza di salinità come fonte di energia
Le coste del mondo nascondono una fonte di energia ancora largamente inesplorata: la differenza di salinità tra acqua di mare e acqua dolce. Il nuovo nanodispositivo sviluppato dal team di ricercatori è in grado di sfruttare questa differenza per generare energia.
Il gruppo di ricerca ha presentato un progetto per un dispositivo nanofluidico in grado di convertire il flusso ionico in energia elettrica utilizzabile, come riportato sulla rivista Nano Energy. I ricercatori ritengono che il loro dispositivo potrebbe essere utilizzato per estrarre energia dai flussi ionici naturali presenti nei punti di incontro tra acqua di mare e acqua dolce.
Il concetto e le potenziali applicazioni
“Nonostante il nostro progetto sia ancora in fase concettuale, è molto versatile e mostra un forte potenziale per applicazioni energetiche”, ha dichiarato Jean-Pierre Leburton, professore di ingegneria elettrica e informatica presso l’Università dell’Illinois e responsabile del progetto. “Abbiamo iniziato con una domanda accademica – ‘Un dispositivo allo stato solido in scala nanometrica può estrarre energia dal flusso ionico?’ – ma il nostro progetto ha superato le nostre aspettative e ci ha sorpreso in molti modi”.
Il dispositivo nanofluidico genera energia con l’acqua salata
Quando due corpi d’acqua con diversa salinità si incontrano, come ad esempio dove un fiume sfocia in un oceano, le molecole di sale fluiscono naturalmente da una concentrazione più alta a una più bassa. L’energia di questi flussi può essere raccolta perché sono costituiti da particelle cariche elettricamente, chiamate ioni, che si formano dal sale disciolto.
Il dispositivo semiconduttore in scala nanometrica
Il gruppo di Leburton ha progettato un dispositivo semiconduttore in scala nanometrica che sfrutta un fenomeno chiamato “Coulomb drag” tra ioni in flusso e cariche elettriche nel dispositivo. Quando gli ioni fluiscono attraverso un canale stretto nel dispositivo, le forze elettriche fanno sì che le cariche del dispositivo si spostino da un lato all’altro, creando tensione e corrente elettrica.
Versatilità del dispositivo e indipendenza dal materiale
I ricercatori hanno scoperto che questi effetti sono indipendenti dalla specifica configurazione del canale e dalla scelta dei materiali, a condizione che il diametro del canale sia sufficientemente stretto da garantire la vicinanza tra gli ioni e le cariche.
Il team di ricerca sta attualmente brevettando le loro scoperte e sta studiando come le matrici di questi dispositivi potrebbero essere scalate per la generazione pratica di energia.
“Crediamo che la densità di potenza di un array di dispositivi potrebbe eguagliare o superare quella delle celle solari”, ha affermato Leburton. “Senza contare le potenziali applicazioni in altri campi come il rilevamento biomedico e la nanofluidica”.
Riferimento: “Ionic coulomb drag in nanofluidic semiconductor channels for energy harvest” di Mingye Xiong, Kewei Song e Jean-Pierre Leburton, 3 settembre 2023, Nano Energy.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108860