 |
Схема экспериментальной установки. Иллюстрация N. Clément et al. |
Когда для получения водорода из воды ее разлагают электролизом, значительная часть энергии уходит буквально "в пузырьки", "промахиваясь" мимо собственно процесса разделения молекул воды на кислород и водород.
"Все механизмы потери энергии при электролизе пока до конца неясны, — подчеркивает Николя Клеман. — Она может теряться на диффузию водорода в воде или же на движение противоионов вокруг электродов при образовании пузырьков".
Эксперимент заключался в следующем. Исследователи поместили 0,2-микрометровую каплю соленой воды в микрованну. Под ней они разместили транзистор и два электрода. При приложении напряжения небольшие пузырьки водорода появлялись на катоде, в то время как на аноде образовывались пузырьки хлора побольше.
Предельно малый транзистор, который авторы за близость к точке называют нульмерным, регистрировал появление пузырька и преобразовывал его в электрический импульс. По расчетам, которые основывались на токе, полученном в опыте от единичного транзистора, помещение 2 млн нульмерных транзисторов под микрованну должно увеличить КПД электролиза до 99%.
Отчет об исследовании опубликован в журнале Nano Letters.
"Здесь три новшества, — рассказывает Клеман. — Во-первых, мы используем нульмерный транзистор в жидкости, а другие исследовательские группы фокусировались либо на двухмерных плоских транзисторах, либо на одномерных, таких как нановолокна. Во-вторых, мы наконец-то показали, что вполне возможно точно фиксировать момент образования одиночного пузырька при помощи транзистора, что очень важно для электрохимиков, желающих понять и оптимизировать множество электрохимических процессов в жидкостях. В-третьих, мы собираем потерянную энергию и "создаем" из нее импульсы, чтобы достичь эффективного уровня отдачи в электролизе".
Ранее некоторые исследователи пробовали повысить КПД электролиза, собирая энергию, теряемую при получении водорода, с помощью различных вращающихся устройств; на это даже было получено несколько патентов. Однако технология оказалась недостаточно практичной. А вот массовое производство нульмерных транзисторов, полагают французы, технически вполне возможно.
