13:53 2022-11-28
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii construiesc nanocanale din nanofoi de oxid de grafen pentru a recolta energia osmotică oceanică
_ Cercetătorii construiesc nanocanale din oxid de grafen nanofoi pentru a recolta energia osmotică oceanică
Când ne gândim la sursele de energie regenerabilă, de multe ori solarul sau vântul sunt cele care vin în minte mai întâi – dar cum rămâne cu energia oceanului?
Oceanul acoperă mai mult de 70% din suprafața Pământului - oferind un potențial enorm pentru energie regenerabilă și curată. Cercetătorii de la Institutul pentru Materiale de Frontieră (IFM) speră să deblocheze acest potențial.
Într-o lucrare publicată în Journal of the American Chemical Society, cercetătorii IFM au demonstrat cum noua tehnologie avansată de membrane bidimensionale (2D) cu nanomateriale poate îmbunătăți procesele de recoltare a energiei albastre. Recoltarea energiei albastre este o energie regenerabilă care utilizează diferența de conținut de sare dintre apa râului și apa de mare pentru a genera electricitate.
„Energia oceanică este alcătuită din cinci forme: maree, valuri de apă, curenți oceanici, gradienți de temperatură și gradient de salinitate, oferind o posibilă alternativă, resursă energetică nelimitată”, spune profesorul asociat Weiwei Lei, care conduce proiectul de generare a energiei durabile la IFM.
„Prin urmare, recoltarea energiei oceanice prin dispozitive artificiale a atras enorm În special, energia gradientului de salinitate, numită și „energie osmotică” sau „energie albastră”, oferă o promisiune semnificativă pentru dezvoltarea energiei regenerabile.
„Are un potențial de energie de 1 TW (8500 TW h) într-un an), care depășește suma energiei hidraulice, nucleare, eoliene și solare în 2015.
„Odată cu dezvoltarea nanotehnologiei și a nanomaterialelor 2D, membranele noi de nanomateriale 2D cu nanopori și nanocanale au fost concepute pentru energie albastră recoltarea.
„Cu toate acestea, eficiența de recoltare a energiei a acestor membrane este încă prea scăzută pentru a satisface cerințele aplicațiilor practice datorită rezistenței interne ridicate și selectivității scăzute a ionilor.
” Noile membrane avansate de nanomateriale 2D, cu proprietăți noi și robuste, vor rezolva această problemă, care este la mare căutare acum.”
Assoc. Prof. Lei și membrii echipei sale au introdus o strategie de optimizare a nanocanalelor din membranele nanomaterialelor 2D pentru a colecta mai multă energie prin volume mai mari de apă.
Pentru a face acest lucru, cercetătorii au construit nanocanale din nanofoi de oxid de grafen. Foile sunt exfoliate chimic, scuturând fragmente de nanofoie reactive libere numite fragmente oxidative, care se încarcă în condiții alcaline. Canalele încărcate negativ atrag ioni pozitivi în apa de mare. Presiunea osmotică poate apoi „împinge” ionii prin canale pentru a crea un curent net care poate fi recoltat.
Cu această abordare, membrana poate depăși compromisul dintre permeabilitate (cât de ușor pot ionii se deplasează prin canale) și selectivitate (încurajând doar ionii pozitivi să se deplaseze prin canale). Aceasta dă conf. univ. Membrana prof. Lei un impuls în generarea de energie în comparație cu membranele de oxid de grafen care nu au fost tratate pentru a include fragmente de nanofoaie încărcate negativ.
Această strategie a sporit generarea de energie la niveluri care ar putea alimenta un dispozitiv electronic mic.< /p>
„Acest lucru înseamnă că putem recolta mai multă energie prin cantități mari de apă. Această generare de energie sporită se datorează nanocanalelor lărgite împreună cu densitatea de încărcare locală îmbunătățită a fragmentelor oxidative detașate.”
> Noua strategie de proiectare a membranei folosind aceste fragmente oxidative pentru a decora nanocanale oferă o abordare alternativă și simplă pentru multe aplicații care pot exploata sarcinile ionice, cum ar fi schimbul de ioni.
Assoc. Prof. Lei spune că în prezent, această cercetare este încă limitată la echipamente de dimensiuni de laborator, cu toate acestea intenționează să achiziționeze o instalație mare pentru a fabrica membrane mari și dispozitive pentru aplicații pe scară largă.
„În lumea reală credem că membranele ar putea fi instalate în gurile râurilor sau la punctele de ieșire pentru apele uzate din industrie”, conf. univ. Prof. Lei spune.
"Apele uzate din fabrici sau industrie au ioni de încărcare la suprafață diferiți cu o concentrație mai mare decât apa obișnuită. Dacă ne putem pune membrana la sfârșitul proceselor înainte ca apele uzate să ajungă în căile navigabile naturale. putem recolta energia și, de asemenea, tratam acea apă.
„Acum căutăm parteneri din industrie care sunt interesați în dezvoltarea unei noi tehnologii cu membrane pentru generarea de energie regenerabilă.”
Comentarii:
Adauga Comentariu