Каждый год фабрики и дома выбрасывают огромное количество тепла, которое просто улетучивается в воздух.

Если бы его можно было сохранять и использовать, это сильно помогло бы в борьбе за чистую энергию.

Ученые из Университета Тохоку и Японского агентства по атомной энергии придумали, как улавливать даже слабое тепло — ниже 100°C.

Результаты опубликованы в издании Communications Chemistry.

Они создали ультратонкие пластинки из оксида марганца (MnO₂), которые работают в двух режимах: впитывают воду из воздуха и удерживают ее между своими слоями.

Раньше считалось, что MnO₂ захватывает воду только при 130°C, но мы обнаружили второй механизм — поверхностное впитывание, которое работает уже при 60°C, — говорит Хироки Ёшисако, аспирант Тохоку.

Разделив материал на нанопластинки, ученые увеличили его емкость в 1,5 раза, а плотность запасаемой энергии — на 30%. Оказалось, вода ведет себя по-разному: между слоями она застывает, как лед, а на поверхности остается подвижной, как жидкость.

Норихико Окамото, один из авторов исследования, уверен, что это открытие поможет создавать новые системы хранения тепла — например, аккумулировать солнечную энергию для ночного использования или собирать бросовое тепло от электроники.

Главный плюс — возможность использовать низкопотенциальное тепло, которое сейчас просто теряется. Представьте: серверные фермы, заводские линии, даже выхлопные трубы автомобилей — все это греет воздух впустую. Если внедрить такие нанопластинки в теплоаккумуляторы, можно:

• снизить энергопотребление зданий, запасая дневное тепло для обогрева ночью;
• создать компактные устройства для рекуперации тепла от гаджетов;
• делать автономные генераторы, работающие на разнице температур.

Пока КПД не рекордный, но сам принцип двустороннего захвата воды открывает новые возможности.

Неясно, насколько материал устойчив к циклическим нагрузкам. Впитывание-высвобождение воды может разрушать структуру нанолистов после тысяч циклов, а в реальных условиях их потребуются миллионы. Также нет данных о стоимости производства — если тонкие пленки MnO₂ окажутся дороже графена, коммерциализация застопорится.

Ранее ученые предложили новый способ получения водорода из воды с помощью солнца.