Вода, микроскопические вибрации и разные звуки, окружающие нас повсюду, могут использоваться в качестве источника водорода — прекрасного топлива.
Столь необычное устройство создали Хуэйфан Сюй (Huifang Xu) и его коллеги из университета Висконсина. В основе преобразователя лежит массив из вытянутых нанокристаллов оксида цинка и титаната бария (BaTiO3). Когда на них действует высокочастотная вибрация, пусть и слабая, стерженьки начинают колебаться, при этом на изгибающихся их поверхностях генерируется разделение зарядов.
Этот пьезоэлектрический эффект известен уже столетие, однако, как объясняют сами авторы открытия, мало кто занимался детальным изучением его работы при погружении кристаллов в растворы. Между тем взаимодействие нанокристаллов и воды рождает пьезоэлектрохимический эффект.
Электроны и дырки, создаваемые стержнями, превращают нанокристаллы в катализатор разложения воды. Вибрирующие стержни выступают в качестве посредника и сами в реакцию не вступают. Авторы исследования обнаружили, что уменьшение размеров кристаллов существенно повышает КПД процесса (он достиг 18%). И дело тут не только в огромной площади поверхности, но и в том, что более тонкие стержни легче изгибаются и создают больше разделенных зарядов.
Как предполагают ученые, такие пластинки, размещенные на транспортных средствах, промышленных сооружениях или одежде, могут вырабатывать даровой водород для заправки топливных элементов в портативных электронных устройствах или для иного оборудования.
Схема реакций на поверхности стержней.