Возобновляемая энергия из океана
Команда ученых из Австралии придумала решение, которое использует осмотическое давление для достижения цели. Как ни странно, переработанный кевлар также может в этом помочь.
Для тех из вас, кто плохо знаком с этой темой, осмос означает прохождение воды через мембрану. А электричество генерируется с морской водой. Подумайте, соль и ионы, и вы на правильном пути.
Если морская вода отделена от пресной воды мембраной, обе стороны будут стремиться к равновесию. Это оказывает давление на мембрану, и давление может быть преобразовано в энергию.
Это звучит достаточно просто, но суть кроется в деталях. Австралийская команда из Института пограничных материалов при Университете Дикина объясняет, что осмотические мембраны «должны сочетать высокие механические свойства с высоким поверхностным натяжением, плотностью наноканалов, масштабируемостью производства и устойчивостью к воздействию окружающей среды».
Исследователи возятся с осмотическим давлением для выработки электроэнергии, по крайней мере, с 1970-х годов, но большая часть их работы осталась в лаборатории.
Потенциал для коммерческого применения начал расти в последние годы, отчасти благодаря достижениям в методах изготовления, которые позволяют исследователям собирать новые материалы в наноразмерном масштабе.
Австралийский проект является хорошим примером того, как быстро поле осмотической энергии (иначе говоря, осмотическая сила или «голубая» энергия) может ускоряться с этого момента.
Команда была вдохновлена осмотической активностью в организме человека. В частности, исследователи отметили сильный-слабый контраст между костями и мягкими тканями в сочетании с контрастом в их способности переносить ионы.
Кость очень крепкая, поэтому новый материал, основанный на структуре кости, может создать прочную мембрану. К сожалению, кости очень плохо переносят ионы.
Мягкие ткани, такие как хрящевые и почечные мембраны, очень хорошо переносят ионы, но их структура создает очень слабую мембрану.
Решение состояло в том, чтобы создать композитную мембрану, используя наноразмерные слои каждого материала. Исследовательская группа выбрала волокна арамида для мягких тканей и тромбоциты нитрида бора для костей.
Если вы знаете, что такое нитрид бора, это важно с точки зрения коммерческого успеха новой мембраны, потому что она относительно дешевая.
Тромбоциты из нитрида бора образуют порошкообразное вещество, которое широко используется для контроля тепла в бытовой электронике, аккумуляторах и многих других применениях.
Арамид относится к виду синтетических волокон, которые используются при изготовлении кевларовых жилетов и другого высокопроизводительного снаряжения.
Вторичная переработка арамида – это уже вещь, и команда ожидает, что использование переработанных арамидных волокон в их новой мембране также поможет помочь.
Одним из ключевых выводов является то, что новая мембрана демонстрирует «высокую жесткость и прочность на разрыв даже при воздействии многократных перепадов давления и градиентов солености».
Новая мембрана также демонстрирует перспективы по плотности и диапазону температур:
«Общая плотность генерируемой мощности на больших площадях превышала 0,6 Вт/м2 и сохранялась в течение 20 циклов (200 ч), демонстрируя исключительную надежность. Кроме того, мембраны показали высокую эффективность в сборе осмотической энергии в беспрецедентно широких диапазонах температур (0–95 ° C) и pH (2,8–10,8), необходимых для экономической жизнеспособности генераторов осмотической энергии».
Команде еще предстоит проделать определенную работу по оптимизации производительности, поэтому не ищите эту новую мембрану на полках вашего магазина бытовой техники в ближайшее время.
Важно то, что осмотические системы расширяют спектр возможностей для сбора энергии из океана – в отличие от, скажем, бурения шельфа в поисках нефти и природного газа.
https://econet.ru/articles/vozobnovlyaemaya-energiya-iz-okeana