(Phys.org) —Cuando el hidrógeno se produce a partir del agua durante la electrólisis, algo de energía se pierde en forma de pequeñas burbujas. En un nuevo estudio, Los investigadores han demostrado que los transistores de 25 nm, tan pequeños que se consideran de dimensión cero (0D), se pueden utilizar para transformar esta energía perdida en pulsos eléctricos. Millones de estos transistores 0D podrían usarse para detectar burbujas individuales y generar pulsos eléctricos con una eficiencia óptima. recogiendo parte de la energía perdida durante la electrólisis y poniéndola a disposición para otros usos.

Los investigadores, Nicolas Clément en CNRS en Villeneuve d'Ascq, Francia, y sus coautores, han publicado su artículo sobre el uso de transistores 0D para recolectar energía de burbujas en un número reciente de Nano letras .

Como uno de los enfoques más prometedores para producir hidrógeno como fuente de combustible, La electrólisis implica aplicar una corriente eléctrica al agua para separar los átomos de oxígeno e hidrógeno. Durante la electrólisis, se forman burbujas de gas, causando alguna pérdida de energía.

"No se comprenden completamente todos los mecanismos de pérdida de energía durante la electrólisis, "Clément dijo Phys.org. "Tal dispositivo, combinado con cámaras de alta precisión, puede mejorar la comprensión en el futuro. Las fuentes de pérdida de energía son la difusión de hidrógeno en el agua o el movimiento de contraiones alrededor de los electrodos durante la emisión de burbujas ".

Para demostrar cómo los transistores 0D pueden recuperar parte de esta energía, los investigadores colocaron una gota de agua salada de 0,2 microlitros en un microbaño. Debajo, colocaron un transistor y dos electrodos. Bajo un voltaje aplicado, Se emitieron burbujas de hidrógeno relativamente pequeñas (18-24-? m) en el cátodo, mientras que en el ánodo se emitieron burbujas de cloro más grandes. El aumento del voltaje resultó en un aumento en la frecuencia de emisión de burbujas.

Los transistores 0D podrían detectar burbujas individuales, y el tamaño de la burbuja podría evaluarse analizando los cambios en la corriente. Al detectar las burbujas, los transistores transformaron la energía de la burbuja en pulsos eléctricos. En teoria, 2 millones de transistores 0D podrían caber debajo del microbaño, lo que da como resultado una potencia de pulso de salida de 500? W y una eficiencia de potencia de pulso de aproximadamente el 99%.

"Hay tres novedades, "Dijo Clément." Primero, utilizamos un transistor 0D en líquido, mientras que los investigadores se han centrado anteriormente en transistores 2D o 1D (como los nanocables). Segundo, mostramos que podemos detectar burbujas eléctricamente individuales, lo cual es de gran importancia para que los electroquímicos comprendan y optimicen los procesos electroquímicos. Tercera, demostramos que recolectamos la energía perdida para generar pulsos eléctricos con una eficiencia óptima. Históricamente, algunos investigadores han intentado reunir parte de la energía perdida durante la producción de hidrógeno utilizando un aparato rotatorio (se pueden encontrar varias patentes). Aquí te proponemos una nueva forma ".

La capacidad de detectar pequeñas burbujas y convertirlas en pulsos eléctricos podría tener una variedad de aplicaciones, como dispositivos de laboratorio en chip para almacenamiento de hidrógeno. Otra aplicación potencial es en fisiología, ya que la señal eléctrica tiene una amplitud similar a la del potencial de acción en una neurona. Aquí, el sistema podría usarse como un generador de potencial de acción artificial para realizar estimulación neuronal local con amplitud y frecuencia sintonizables.

En el futuro, los investigadores planean demostrar otras aplicaciones con transistores 0D y comprender mejor su comportamiento en líquido.

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