Νέα μεμβράνη άνθρακα παράγει εκατό φορές περισσότερη ισχύ

[Eiriini]

Οι χημικοί του Leiden δημιούργησαν μια νέα εξαιρετικά λεπτή μεμβράνη πάχους μόνο ενός μορίου. Η μεμβράνη μπορεί να παράγει εκατό φορές περισσότερη ισχύ από το θαλασσινό νερό από τις καλύτερες μεμβράνες που χρησιμοποιούνται σήμερα. Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στο Nature Nanotechnology .

Λεπτό και πορώδες

Όταν το γλυκό και το αλμυρό νερό συναντώνται, πραγματοποιείται ανταλλαγή αλατιού και άλλων σωματιδίων. Μια μεμβράνη που τοποθετείται στο νερό είναι σε θέση να αξιοποιήσει την ενέργεια από σωματίδια που κινούνται από τη μια πλευρά στην άλλη. Μια παρόμοια διαδικασία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού. Οι χημικοί του Leiden έχουν αναπτύξει μια νέα μεμβράνη που μπορεί να παράγει εκατό φορές περισσότερη ενέργεια από τις κλασικές μεμβράνες και τις γνωστές πρωτότυπες μεμβράνες στην επιστημονική βιβλιογραφία.

Το πόση ισχύς παράγεται εξαρτάται από το πάχος της μεμβράνης και το πόσο πορώδης είναι. Οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν μια μεμβράνη με βάση τον άνθρακα που είναι ταυτόχρονα πορώδης και λεπτή. Γι' αυτό μπορεί να παράγει περισσότερη ενέργεια από τις τρέχουσες μεμβράνες, οι οποίες είναι είτε πορώδεις είτε λεπτές, αλλά όχι και τα δύο.

Για να δημιουργήσουν αυτή τη νέα μεμβράνη, ο Xue Liu και ο Grégory Schneider απλώνουν μεγάλο αριθμό ελαιωδών μορίων σε μια επιφάνεια νερού. Αυτά τα μοριακά δομικά στοιχεία σχηματίζουν από μόνα τους ένα λεπτό φιλμ. Με τη θέρμανση του φιλμ, τα μόρια κλειδώνονται στη θέση τους, δημιουργώντας μια σταθερή και πορώδη μεμβράνη. Σύμφωνα με τον Xue Liu, η μεμβράνη μπορεί να προσαρμοστεί για συγκεκριμένες απαιτήσεις. Liu: "Η μεμβράνη που δημιουργήσαμε έχει πάχος μόνο δύο νανόμετρα και είναι διαπερατή από ιόντα καλίου. Μπορούμε να αλλάξουμε τις ιδιότητες της μεμβράνης χρησιμοποιώντας ένα διαφορετικό μοριακό δομικό στοιχείο. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να την προσαρμόσουμε ώστε να ταιριάζει σε οποιαδήποτε ανάγκη."

Γραφένιο

Η νέα μεμβράνη άνθρακα είναι παρόμοια με το γραφένιο, μια μεγάλη επίπεδη μεμβράνη που αποτελείται μόνο από άτομα άνθρακα. Αλλά σύμφωνα με τον Grégory Schneider, αυτή η νέα μεμβράνη ανήκει σε μια εντελώς διαφορετική κατηγορία. Schneider: "Όταν φτιάχνουν μια μεμβράνη, πολλοί ερευνητές ξεκινούν με το γραφένιο, το οποίο είναι πολύ λεπτό, αλλά όχι πορώδες. Στη συνέχεια προσπαθούν να ανοίξουν τρύπες σε αυτό για να είναι πιο διαπερατή. Κάναμε το αντίστροφο, συναρμολογώντας μικρά μόρια και χτίζοντας μια μεγαλύτερη πορώδη μεμβράνη από αυτά τα μόρια . Σε σύγκριση με το γραφένιο , περιέχει ατέλειες, αλλά αυτό είναι που του δίνει τις ιδιαίτερες ιδιότητές του."

Αυτή η νέα μεμβράνη συνδυάζει τα καλύτερα και των δύο κόσμων. Schneider: "Μεγάλο μέρος της έρευνας σε αυτόν τον τομέα επικεντρώθηκε στη δημιουργία καλύτερων καταλυτών, οι μεμβράνες ήταν κάπως αδιέξοδο. Αυτή η νέα ανακάλυψη ανοίγει εντελώς νέες δυνατότητες για παραγωγή ενέργειας , αφαλάτωση και για την κατασκευή πολύ πιο αποδοτικών κυψελών καυσίμου."