Wetenschappers hebben een bizarre energiebron – ijs – plots 1000x krachtiger gemaakt door er simpelweg zout aan toe te voegen, en openen zo de deur naar onverwachte toepassingen in duurzame energie.
Nog niet heel lang geleden ontdekten wetenschappers dat ijs, ondanks dat het geen piezo-elektrisch materiaal is, tóch elektriciteit kan opwekken wanneer het ongelijkmatig wordt vervormd. Dit komt door een fenomeen dat flexoelectriciteit heet. Het effect was toen nog klein en nauwelijks bruikbaar.
Nu is er echter een nieuwe doorbraak: door zout toe te voegen aan ijs neemt de elektrische output met een factor duizend toe. Volgens de studie, gepubliceerd in Nature Materials, brengt dit ijs ineens op het niveau van bepaalde commerciële piezo-elektrische materialen. Daarmee gaat een wereld van mogelijke toepassingen open: van goedkope sensoren tot energie-opwekkende structuren in de poolgebieden.
Hoe werkt het precies?
Onderzoekers van ICN2, Xi’an Jiaotong University en Stony Brook University ontdekten dat het zout microscopische kanaaltjes van vloeibaar water tussen de ijskristallen achterlaat. Wanneer het ijs wordt gebogen, bewegen watermoleculen en ionen zich van de samengedrukte naar de uitgerekte zones. Die beweging wekt een elektrische stroom op.
Grote belofte, maar ook beperkingen
Het team testte dit met verschillende vormen zoals; kegels, balken en platen – en gebruikte een driepuntsbuigtest om de output te meten. Het resultaat: zoutijs genereerde tot maar liefst 1000 keer meer elektriciteit dan puur ijs.
De bevindingen schetsen een aantrekkelijk toekomstbeeld: goedkope, duurzame energieopwekkers die direct in koude omgevingen gebouwd kunnen worden. Denk aan sensoren in de poolgebieden of misschien zelfs toepassingen op ijzige manen zoals Europa en Enceladus, die beide vermoedelijk oceanen onder hun ijsoppervlak verbergen.
Toch zijn er nog belangrijke hobbels. Het vermogen van zoutijs neemt na veel cycli van buigen sterk af, soms met wel 80%. Bovendien blijft de efficiëntie achter bij commerciële piezo-elektrische materialen: een groot deel van de energie gaat verloren als warmte. Ingenieurs moeten nog manieren vinden om dit proces duurzamer en efficiënter te maken.
Verrassende bron van elektriciteit
De ontdekking laat zien dat zelfs alledaagse materialen zoals ijs enorme potentie hebben als duurzame energiebron. Met verdere ontwikkeling zou zoutijs een verrassende rol kunnen spelen in technologie en energietransitie, van sensoren in koude gebieden tot innovatieve energie-opwekkende toepassingen wereldwijd.
