MADRID, 23 mai. (EUROPA PRESS) -

sursă

O metodă de dezvoltare are ca scop captarea unei surse de energie regenerabilă care este disponibilă în mod constant în estuarele râurilor: puterea osmotică, cunoscută și sub numele de energie albastră.

Osmoza este un proces natural prin care moleculele migrează de la o soluție concentrată la una mai diluată printr-o membrană semipermeabilă pentru a echilibra concentrațiile. În estuarele râurilor, ionii sări încărcați electric trec din apa sărată în apa proaspătă a râului. Ideea este de a profita de acest fenomen pentru a genera energie.

Cercetătorii de la Laboratorul de Biologie Nanoscală (LBEN) al EPFL, conduși de profesorul Aleksandra Radenovic de la Școala de Inginerie, au arătat că producția de energie prin osmoză poate fi optimizată cu ajutorul luminii. Reproducând condițiile care apar în estuare, au iluminat un sistem care combină apa, sarea și o membrană cu doar trei atomi gros pentru a genera mai multă energie electrică. Sub efectul luminii, sistemul produce de două ori mai multă energie decât în ​​întuneric, așa cum este detaliat în „Joule”.

Într-un articol din 2016, o echipă de la LBEN a demonstrat pentru prima dată că membranele 2D au reprezentat o potențială revoluție în producția de energie osmotică. Dar la acea vreme, experimentul nu folosea condiții reale.

IONI CARE TREC PRIN UN NANOPOR

Adăugarea luminii înseamnă că tehnologia s-a apropiat cu un pas de aplicația din lumea reală.. Sistemul implică două compartimente umplute cu lichid, în concentrații de sare semnificativ diferite, separate de o membrană de disulfură de molibden (MoS2). În mijlocul membranei este un nanopor, o gaură mică între trei și zece nanometri (o milionime de milimetru) în diametru.

De fiecare dată când un ion de sare trece prin orificiul soluției de concentrație mare la scăzută, un electron este transferat la un electrod, care generează un curent electric. Potențialul de generare a energiei sistemului depinde de mai mulți factori, inclusiv membrana însăși, care trebuie să fie subțire pentru a genera curent maxim.

Nanoporul trebuie, de asemenea, să fie selectiv pentru a crea o diferență de potențial (o tensiune) între cele două lichide, la fel ca într-o baterie convențională. Nanoporul permite trecerea ionilor încărcați pozitiv, în timp ce îi îndepărtează pe cei încărcați negativ. Sistemul este bine echilibrat: nanoporul și membrana trebuie încărcate puternic și sunt necesari mai mulți nanopori de aceeași dimensiune, ceea ce reprezintă un proces dificil din punct de vedere tehnic.

APROVIZIONAREA PUTERII LUMINII SOARELOR

Cercetătorii au rezolvat aceste două probleme în același timp prin utilizarea luminii laser de intensitate redusă. Lumina eliberează electroni încorporați și îi determină să se acumuleze pe suprafața membranei, ridicând sarcina de suprafață a materialului. Ca rezultat, nanoporul este mai selectiv și fluxul de curent crește.

„Împreună, aceste două efecte înseamnă că nu trebuie să ne îngrijorăm la fel de mult cu privire la dimensiunea nanoporilor”, explică el. este o afirmație Martina Lihter, cercetător LBEN--. Este o veste bună pentru producția la scară largă de tehnologie, deoarece găurile nu trebuie să fie perfecte și uniforme ".

Potrivit cercetătorilor, un sistem de oglinzi și lentile ar putea fi folosit pentru a direcționa această lumină către membranele estuarelor râurilor. Sisteme similare sunt utilizate în colectoarele și concentratoarele solare, o tehnologie deja utilizată pe scară largă în energia fotovoltaică. "În esență, sistemul ar putea genera energie osmotică zi și noapte", explică Michael Graf, autorul principal al lucrării. "Producția se va dubla în timpul orelor de zi".

Cercetătorii își vor continua acum activitatea explorând posibilitățile de creștere a debitului de membrană, abordând o serie de provocări, cum ar fi densitatea optimă a porilor. Rămâne mult de lucru înainte ca tehnologia să poată fi utilizată pentru aplicații din lumea reală. De exemplu, membrana ultra-subțire trebuie stabilizată mecanic. Acest lucru ar putea fi realizat folosind o placă de siliciu care conține o matrice densă de membrane de nitrură de siliciu, care sunt ușor și ieftine de fabricat.

Această cercetare, condusă de LBEN, este realizată ca parte a unei colaborări între două laboratoare EPFL (LANES și LBEN) și cercetători de la Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare de la Universitatea Illinois, Urbana-Champaign, din Statele Unite.