Electricitate din evaporarea apei: generator de 14,3 W/m² cu eficiență de 21,5% — NRG-IA

Apa se evaporă, suprafața se răcește, căldura din aer curge spre ea, iar ionii puși în mișcare generează electricitate. Pe acest mecanism, o echipă condusă de cercetători de la Soochow University a construit un microgenerator care a ajuns la 14,3 W/m² densitate de putere și 21,5% eficiență de conversie a fluxului de căldură atmosferică absorbit de dispozitiv . Rezultatele au fost publicate pe 27 iulie 2026 în Nature Energy . Generatorul a funcționat stabil mai mult de 30 de zile în condiții ambientale , iar eficiența a rămas peste 20% pe un interval de temperatură ambientală de aproximativ 30 K. Mai mult, cercetătorii au conectat mii de microgeneratoare în ansambluri care au alimentat echipamente comerciale, inclusiv sisteme de iluminat de urgență și o lampă de plafon cu puterea nominală de 36 W . Tehnologia intră într-un domeniu numit generare electrică indusă de evaporare sau energie hidrovoltaică. Saltul făcut de noul dispozitiv nu vine din descoperirea fenomenului, cunoscut deja de ani, ci din capacitatea de a controla mult mai bine deplasarea apei și a ionilor. Soluția cercetătorilor este o structură verticală microscopică în care fluxul este direcționat, în loc să se deplaseze lent și dezordonat printr-un material poros. Rezultatul mută o formă de recoltare energetică asociată până acum cu puteri foarte mici către demonstrații în care mii de dispozitive pot fi conectate pentru a alimenta aparate reale. Evaporarea pune apa în mișcare, iar apa pune ionii în mișcare Generatorul nu arde apa și nici nu extrage energie chimică din molecula H₂O. Sursa energetică este căldura din mediul înconjurător , iar evaporarea creează condițiile prin care aceasta poate fi convertită în electricitate. Când apa se evaporă de pe suprafața dispozitivului, consumă energie și răcește materialul. Aerul și mediul din jur, aflate la o temperatură mai mare, transferă căldură către această suprafață. În același timp, evaporarea menține deplasarea apei prin structura microscopică. Apa transportă ioni prin canalele materialului. Interacțiunea dintre acești ioni și suprafețele încărcate electric produce un potențial de curgere , adică o separare a sarcinilor electrice care poate fi extrasă sub formă de tensiune și curent. Problema generațiilor anterioare era eficiența cu care acest proces putea fi organizat. În structuri plane sau masive, apa poate urma trasee neregulate, iar ionii își pierd rapid direcția prin interacțiuni repetate. O parte importantă a energiei termice absorbite ajunge astfel să fie disipată fără să contribuie la producția electrică. Echipa de la Soochow University a schimbat geometria dispozitivului. Inteligența artificială a ajutat la proiectarea microtijei Cercetătorii au construit un vertical microrod generator , prescurtat VMG: o microtijă verticală prin care apa se deplasează către zona unde se evaporă. Pentru optimizarea geometriei, echipa a folosit un set de 585 de puncte de date și a evaluat opt algoritmi de machine learning. Modelul cu cea mai bună capacitate predictivă a indicat lățimea structurii drept unul dintre parametrii decisivi, iar configurația optimizată din studiu a ajuns la aproximativ 550 de micrometri . Forma cilindrică și curbura microtijei creează o diferență direcțională de presiune asociată tensiunii superficiale. Această presiune Laplace accelerează deplasarea lichidului în direcția dorită. La scară și mai mică, apa trece prin pori cu dimensiuni raportate de aproximativ 0,67–0,93 nanometri . Confinarea la această scară modifică transportul ionic și reduce deplasarea dezordonată a ionilor. Autorii descriu rezultatul drept transport ionic cvasi-balistic : sarcinile se deplasează mult mai direcționat prin dispozitiv, ceea ce permite extragerea unei fracțiuni mai mari din energia disponibilă. Această combinație dintre geometrie, capilaritate, nanofluidică și optimizare cu machine learning stă la baza saltului de performanță. La aproximativ 20°C, dispozitivul a livrat 14,3 W/m² Într-una dintre condițiile de referință apropiate de temperatura camerei, la aproximativ 20°C , microgeneratorul a livrat 14,3 W/m² , raportat la aria proiectată a dispozitivului. Eficiența de conversie a fost de 21,5% , cu un referent foarte precis: procentul reprezintă electricitatea produsă raportată la fluxul de energie termică atmosferică absorbită de dispozitiv , nu eficiența evaporării apei și nici o eficiență comparabilă direct cu cea a unui panou fotovoltaic. În experiment, fluxul de căldură atmosferică absorbită a fost evaluat la aproximativ 66,45 W/m² , iar puterea electrică livrată la 14,30 W/m². Raportul dintre cele două produce valoarea de aproximativ 21,5%. La temperaturi ambientale mai ridicate, densitatea de putere a crescut. În condiția experimentală cea mai caldă, în jurul valorii de 41,5°C , dispozitivul a ajuns la aproximativ 26,3 W/m² , cu o eficiență de conversie de circa 20,5% . Rezultatele arată o proprietate interesantă pentru recoltarea energiei ambientale: o intensificare a transferului…