世界海岸線蘊藏著一種尚未開發的能源：海水和淡水之間的鹽度差。一種新型奈米設備可以利用這種差異發電。伊利諾大學厄巴納-香檳分校團隊開發的一種新型奈米設備可以利用海水和淡水之間的鹽度差來發電，顯示了可擴展發電和應用於各個領域的潛力。

伊利諾大學厄巴納-香檳分校的研究小組在《奈米能源》（Nano Energy）雜誌上報告了奈米流體設備的設計，該設備能夠將離子流轉化為可用的電力。團隊認為，他們的裝置可用於從海水-淡水邊界的自然離子流中提取電能。

“雖然我們的設計在現階段還只是一個概念，但它用途廣泛，已經顯示出了能源應用的強大潛力，”項目負責人、伊利諾伊大學電氣與計算機工程教授讓-皮埃爾-勒伯頓說。「他說：『這個計畫始於一個學術問題–『奈米級固態裝置能否從離子流中提取能量？”

利用鹽水發電的奈米流體裝置圖。資料來源：伊利諾大學厄巴納-香檳分校Grainger 工程學院

當兩個鹽度不同的水體相遇時，如河流注入海洋，鹽分子會自然地從高濃度流向低濃度。這些流動的能量可以被收集起來，因為它們是由溶解鹽形成的稱為離子的帶電粒子組成的。

勒伯頓的研究小組設計了一種奈米級半導體元件，利用了裝置中流動的離子與電荷之間的”庫侖阻力”現象。當離子流經設備中的狹窄通道時，電場力會使設備中的電荷從一側移動到另一側，產生電壓和電流。

研究人員在模擬其裝置時發現了兩種令人驚訝的行為。首先，雖然他們預期庫侖阻力主要是透過相反電荷之間的吸引力產生的，但模擬結果表明，如果電荷之間存在排斥力，裝置同樣可以正常運作。帶正電和負電的離子都會產生阻力。

“同樣值得注意的是，我們的研究表明存在放大效應，”勒伯頓研究小組的研究生、該研究的第一作者熊明業說。”由於運動的離子與設備電荷相比質量非常大，因此離子向電荷傳遞了大量的動量，從而放大了底層電流。”

研究人員還發現，只要通道直徑夠窄，以確保離子和電荷之間的距離，這些效應就與特定的通道配置以及材料選擇無關。

研究人員正在為他們的研究成果申請專利，他們正在研究如何將這些設備陣列擴展到實際發電中。

「我們相信，設備陣列的功率密度可以達到或超過太陽能電池的功率密度，」勒伯頓說。”更不用說在生物醫學感測和奈米流體等其他領域的潛在應用了。