通过水电子拖曳实现废液流的水电能量转换

水力能是全球能源结构的关键组成部分，但目前尚无实用方法在低雷诺数流动的小尺度上收集水力能。这引发了对替代性水电转换方法的探索，产生了基于液滴摩擦电、水蒸发、渗透能或流动诱导离子库仑拖曳等非常规方案。然而，这些方法系统性地依赖离子作为中间电荷载体，限制了可实现的功率密度。在这里，我们预测小尺度“废”液流的动能可以通过水电子拖曳效应直接高效地转换为电能，该效应使得无离子液体沿其流动的固体壁面产生电子电流。该效应源于流体运动与电子输运之间的涨落诱导耦合。我们发展了一个非平衡热力学形式来评估这种水电能量转换（称为水电子能）的效率。我们发现水电子能量转换类似于热电效应，其效率由一个无量纲优值控制。然而，与热电类似物不同，该优值结合了固体和液体的独立可调参数，因此可以显著超过1。我们的发现为无需电化学的蓝色能量收集以及基于膜的过滤过程中废液流缓解提供了新策略。