Похожие статьи
Разработка возобновляемых источников энергии является ключевой задачей для ученых, политических лидеров и сообществ, поскольку мир приходит к пониманию реалий изменения климата и ограниченности природных ресурсов Земли. В новой захватывающей разработке ученые из Института научных и промышленных исследований (SANKEN) при Университете Осаки продемонстрировали, что электричество можно получить из воды с высокой концентрацией соли, такой как морская вода.
Некоторые люди думают об «осмосе» как о просто научном термине, который их заставили выучить на уроке биологии в начальной школе. Однако самопроизвольное движение растворенных ионов или молекул через полупроницаемую мембрану при разнице концентраций между двумя сторонами может быть использовано для выработки электроэнергии. К счастью для нас, океаны заполнены соленой водой, которая может быть использована для удовлетворения постоянно растущего спроса человечества на энергию. Однако, чтобы быть практичным, эта мембрана должна быть очень тонкой и высокоселективной, чтобы пропускать ионы, но не молекулы воды.
Теперь исследовательская группа, возглавляемая Университетом Осаки, использовала традиционную технологию обработки полупроводников, чтобы точно контролировать структуру и расположение нанопор в ультратонкой кремниевой мембране. Поскольку эти методы изготовления существуют уже несколько десятилетий, затраты и сложности проектирования были сведены к минимуму. Более того, размер и расположение пор можно точно контролировать.
«Всякий раз, когда возникает неравновесная ситуация, например, два резервуара для воды с разной концентрацией соли, часто есть возможность преобразовать эту термодинамическую энергию в электричество», — поясняет первый автор Макусу Цуцуи.
Используя одну нанопору размером 20 нм, устройство достигло максимальной энергоэффективности 400 кВт / м2. Однако исследователи обнаружили, что добавление слишком большого количества нанопор к мембране фактически снижает мощность, которую можно извлечь. Оптимальная конфигурация пор, нанопор размером 100 нм, расположенных в виде сетки с шагом в один микрометр, обеспечивала осмотическую плотность мощности 100 Вт / м2.
Это был важный шаг в понимании того, как проектировать нанопористые устройства для наилучшего производства электроэнергии.
«Многие другие исследовательские группы обещают экологически чистую»зеленую» энергию, но мы идем на шаг дальше и предлагаем»голубую» энергию, основанную на океанской воде, которую можно применять в промышленных масштабах», — говорит старший автор Томоджи Каваи.
Исследование опубликовано в журнале Cell Reports Physical Science. Будущие проекты могут включать способы масштабирования устройств для тестирования в реальном мире.
Эксклюзивный перевод*
Фото: Cell Reports Physical Science(2022). DOI: 10.1016/ j.xcrp.2
Ведущий автор рубрик «образование», «аналитический блог», «психология». Также занимаюсь переводами с зарубежных источников. Считаю, что от ошибки никто не застрахован, но настоящие СМИ распространяют и комментируют информацию, в достоверности которой они убеждены и источники которой они хорошо знают.
