Niebieska energia tam, gdzie rzeka spotyka się z oceanem06.12.2019

Nowa półprzepuszczalna membrana, zaprojektowana przez inżynierów z Rutgers University w Piscataway w USA może pomóc efektywniej pozyskiwać elektryczność z wody.

Takie rozwiązanie stanowiłoby bezemisyjne źródło energii dla mieszkańców w pobliżu linii brzegowych. Rocznie do oceanów trafia około 37 tysięcy kilometrów sześciennych wody z rzek. Magazyn „Science” donosi, że według ostatnich badań można w ramach tego procesu wygenerować nawet 2,6 terawatów energii – czyli tyle, ile w tym czasie produkuje dwa tysiące elektrowni atomowych. Koncept jest oparty o różnicę potencjałów między wodą słodką a słoną.

Sole, w tym sól morska, są zbudowane z jonów – atomów lub grup atomów, które mają nadmiar lub niedomiar elektronów w stosunku do liczby protonów. Znaczy to, że mogą nieść ze sobą ładunek elektryczny – ujemny bądź dodatni. W wypadku ciał stałych powoduje to przyciąganie lub odpychanie między obiektami. Z kolei w wodzie jony poruszają się w bardziej niezależny sposób. Tu zaczyna się rola membrany. Może ona umożliwić przechodzenie jonów między dwoma zbiornikami (z wodą słoną i słodką), generując przy tym ruchu elektryczność. A brak równowagi wobec liczby elektronów między jednym basenem a drugim tworzy olbrzymie napięcie.

Tematem jako pierwsi zajęli się w 2013 r. francuscy naukowcy. Zaprojektowali nawet odpowiedni wynalazek do pozyskiwania energii, ten jednak nie wszedł w życie z uwagi na to, że nie dało się go zastosować w naturalnych warunkach. Stworzona przez nich membrana wykonana była z ceramicznego azotku krzemu, który świetnie przewodzi prąd. Pojedyncze jej odcinki przecinały rurki z azotku boru (BNNT), naładowane ujemnie. Eksperyment się powiódł i inżynierowie byli w stanie z użyciem specjalnej błony generować elektryczność, jednak nie dało się utrzymać takiego samego położenia nanorunek (BNNT) na całej długości membrany.

Dopiero kilka dni temu, na sympozjum Materials Research Society, inni badacze zaproponowali bardziej funkcjonalne rozwiązanie. Semih Cetindag, doktorant z laboratorium inżynierii mechanicznej dra Jerry'ego Wei-Jen Shan z Uniwersytetu Rutgens w Piscaway ogłosił, że jego zespołowi udało się wzmocnić półprzepuszczalną płachtę. Inżynierowie użyli specjalnych przewodników, a także składników, które generują pole magnetyczne i innych rozwiązań technicznych (więcej można o nich przeczytać tutaj), by stworzyć membranę produkującą aż 8000 razy więcej energii niż wynalazek Francuzów. Ostateczna, najnowsza membrana zawierała około 10 milionów nanorurek BNNT na centymetr sześcienny.