Новая углеродная мембрана генерирует в сто раз больше энергии
Лейденские химики создали новую ультратонкую мембрану толщиной всего одну молекулу. Мембрана может производить в сто раз больше энергии из морской воды, чем лучшие мембраны, используемые сегодня. Исследователи опубликовали свои выводы в Nature Nanotechnology.
Когда встречаются пресная и соленая вода, происходит обмен соли и других частиц. Мембрана, помещенная в воду, способна использовать энергию частиц, движущихся с одной стороны на другую. Аналогичный процесс также может быть использован для опреснения морской воды. Лейденские химики разработали новую мембрану, которая может производить в сто раз больше энергии, чем классические мембраны и мембраны известных прототипов из научной литературы.
Сколько энергии генерируется, зависит от толщины мембраны и ее пористости. Исследователи смогли создать мембрану на основе углерода, которая будет пористой и тонкой. Вот почему он может производить больше энергии, чем современные мембраны, которые являются либо отдельно пористыми, либо отдельно тонкими.
Чтобы создать эту новую мембрану, Сюэ Лю и Грегори Шнайдер распространили большое количество маслянистых молекул на поверхности воды. Эти молекулярные строительные блоки сами образуют тонкую пленку. При нагревании пленки молекулы фиксируются на месте, создавая стабильную и пористую мембрану. По словам Сюэ Лю, мембрана может быть адаптирована к конкретным требованиям. «Созданная нами мембрана имеет толщину всего в два нанометра и проницаема для ионов калия. Мы можем изменить свойства мембраны, используя другой молекулярный строительный блок. Таким образом, мы можем адаптировать ее кпри необходимости», – сказал Лю.
Новая углеродная мембрана похожа на графен, большую плоскую мембрану, состоящую только из атомов углерода. Но, по словам Грегори Шнайдера, эта новая мембрана относится к совершенно другой категории. «При создании мембраны многие исследователи начинают с графена, который очень тонкий, но не пористый. Затем они пытаются пробить отверстия в нем, чтобы сделать его более проницаемым. Мы сделали обратное, собрав небольшие молекулы, мы построили пористую мембрану большего размера из этих молекул. По сравнению с графеном, она имеет недостатки, но именно это придает ей особые свойства», – сказал Шнайдер.
«Большая часть исследований в этой области была сосредоточена на создании лучших катализаторов, мембраны были своего рода тупиком. Это новое открытие открывает совершенно новые возможности для выработки электроэнергии, опреснения и создания гораздо более эффективных топливных элементов», – сказал Шнайдер.
https://econet.ru/articles/novaya-uglerodnaya-membrana-generiruet-v-sto-raz-bolshe-energii