蒸発から連続的に発電するナノデバイスを開発(Nanodevice produces continuous electricity from evaporation)

2026-02-19 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

EPFL(スイス連邦工科大学ローザンヌ校)のナノサイエンス・エネルギー技術研究室(LNET)チームは、蒸発する塩水から継続的に電気を生成するナノデバイスを開発した。この装置は、従来の蒸発促進を狙う方式ではなく、熱と光を用いて蒸発中のイオン移動とシリコン内部の電子流れを同時に制御することで電流を生み出す。ナノデバイスは、蒸発、イオン輸送、電荷収集の3層構造を持ち、各プロセスを分離・最適化しやすくしている。太陽光の光子によるシリコン内部の電子励起と熱による表面電荷増強が、液体‐固体界面での電荷分離を生み、回路を通る電流を安定的に生成する。出力は電圧1V、電力密度0.25W/m²で、ナノピラーに酸化膜を施すことで塩水環境下でも安定した長時間運転が可能。研究成果は『Nature Communications』に掲載され、IoTデバイスや環境センサーなどの電源技術として期待される。

蒸発から連続的に発電するナノデバイスを開発(Nanodevice produces continuous electricity from evaporation)
Schematic of the hydrovoltaic device with a top evaporating electrode surface and a bottom
array of silicon nanopillars immersed in water. 2026 LNET EPFL CC BY SA

<関連情報>

熱と光駆動による表面電荷ダイナミクスの結合による水力発電の強化 Enhancing hydrovoltaic power generation through coupled heat and light-driven surface charge dynamics

Tarique Anwar & Giulia Tagliabue
Nature Communications  Published:09 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-68261-8

Abstract

Harnessing natural evaporation offers a sustainable pathway for next-generation energy technologies. We present a unified physical and experimental framework for evaporation-driven hydrovoltaic (EDHV) systems that decouples and controls the key interfacial processes underlying electricity generation from heat and sunlight. An intermediate ion-conducting layer separates the evaporative top interface from the silicon–dielectric nanopillar array, enabling independent modulation of evaporation, ion transport, and interfacial chemical equilibrium. This strategy enhances performance and clarifies mechanisms governing thermal and photo-induced charge generation, improving ion migration and electricity output. We develop a predictive equivalent-circuit model that captures process coupling through an analytically derived transfer capacitance. Our results show that capacitive photocharging and thermally modulated surface equilibria—rather than faradaic or photothermal effects—dominate energy conversion. The device achieves 1 V open-circuit voltage and 0.25 W/m² power density, with silicon doping and dielectric choice further boosting performance. These findings inform EDHV optimization across environmental and material conditions.

0403電子応用
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