‧ 用流淌的鹽水產生電力

圖片：Gizmodo

水力發電已是世界上最老的科技之一，作為一種可再生能源，目前全球尚有大約 150 個國家在使用。然而，水力發電有其局限性，僅當規模足夠巨大之時才能體現效率。為了大規模開發水力資源，帶來的副作用是河流被隔斷，生態系統受到摧殘。同時，水力發電無法做到編寫，隨時隨地“開水”很不現實。

近些年，科學家已在致力於納米結構發電。舉個例子，他們已探尋離子液體發電——讓帶電離子遍佈於液體之中，在壓力梯度的作用下透過某個系統，產生電力。然而，由於壓力梯度的原因，這一系統發電能力有限，尚無法做到高產。但如今，科學家發現了更好的辦法：用石墨烯攜帶小滴鹽水，無需壓力梯度也可產生電力。

圖片：Jose-Luis Olivares/MIT

研究成果發佈在《自然納米技術（Nature Nanotechnology）》，來自中國的研究人員製造了一層石墨烯，並將鹽水液滴置於其上，讓鹽水液滴以不同的速度穿過石墨烯層，從中發現這一過程產生了細微的電壓差。

在這一效應之外，科學家還發現，液滴的穿過速度和所生產的電力存在線性關係：液滴穿過速度越快，產生的電壓越高；同等面積石墨烯層上穿過的液滴數目越多，產生的電壓越高。

這一現象後面的機理是怎樣的呢？科學家監視了液滴這一側的電荷分佈，包括液滴停留在石墨烯上時和液滴運動時兩種情況。

當液滴保持靜態時，電荷分佈與另一側保持對稱，兩者之間淨電勢差為零。

但當液滴被拖著穿過石墨烯層時，電荷分佈開始不平衡。在液滴某端，電子從石墨烯脫附；而在另一端，電子被石墨烯吸收。這一運動導致液滴側產生巨大的電勢差，繼而導致這一距離間產生可觀的電壓。

科學家會將這一技術提升至大量級，讓用戶從中豐收電力。他們用氯化銅製成液滴，放在石墨烯表面，表面斜向一側，液滴受重力作用從一端流到另一端，導致可測量的電壓生成，大約 30mV。

儘管發電規模相比現有的水輪發電機來說太過微小，這些納米發電機可以為小型設備提供電力，這是水力發電系統所無能為力的。納米發電技術也很容易提升規模，總有一天能製造大量級電力，驅動大型設備。

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