Odborníci nizozemské Universiteit Leiden vytvořili novou ultratenkou membránu o tloušťce jediné molekuly pro výrobu energie z mořské vody reverzní elektrodialýzou. Podle svých tvůrců je stokrát účinnější nežli nejlepší v současnosti používané podobné materiály. Díky nové membráně by mohly vzniknout efektivnější technologie pro „slanou“energetiku, odsolování mořské vody anebo novou generaci palivových článků.
Když se setká sladká voda se slanou, tak dojde k přesunu iontů, které jsou v těchto roztocích obsažené. Při tomto procesu dochází k přesunům energie, které je možné důmyslně využít pro naše potřeby. Když se do vody v takové situaci umístí membrána s vhodnou strukturou, tak je možné získat energii z částic, které se pohybují mezi sladkou a slanou vodou. Podobný proces je rovněž možné využít k odsolování mořské vody a výrobě sladké vody, ať už pitné anebo užitkové.
Xue Liu a Grégory Schneider z nizozemské Universiteit Leiden se svými spolupracovníky vyvinuli nový typ takové membrány. Jejich membrána bych přitom měla být schopná poskytnout stokrát více „slané“ energie, nežli podobné membrány, které jsou dnes používané nebo existují v podobě prototypů.
Množství energie, kterou taková membrána vyrobí, závisí na tom, jak je tenká, a jaké a kolik má pórů. Tým Universiteit Leiden dokázal vytvořit uhlíkovou membránu, která je jak tenká, tak i vysoce porézní. V tom předčí soudobé membrány tohoto typu, které jsou buď velmi tenké anebo velmi porézní, ale nikoliv oboje zároveň.
Jak takovou membránu vyrobit? Badatel v tomto případě nejprve vytvořili tenký film z velkého množství specifických molekul uhlovodíků na vodní hladině. Tyto molekuly se následně uspořádaly do podoby velmi tenké, velmi porézní a hlavně velmi stabilní membrány. Takto vzniklá membrána má tloušťku pouhé dva nanometry a je průchozí pro ionty draslíku. Vlastnosti membrány je přitom možné pozměnit tím, že k jejímu vytvoření budou použity poněkud odlišné molekuly uhlovodíků.
Uhlovodíková membrána týmu Universiteit Leiden je sice v některých ohledech podobná grafenu, čili 2D materiálu, tvořenému jedinou vrstvou atomů uhlíku, ale zároveň představuje nový typ materiálu, který by mohl přinést celou řadu zajímavých aplikací. Tvůrci membrány jsou přesvědčeni, že jejich objev vdechne nový život vývoji technologií pro získávání energie ze slané vody, pro účinné odsolovaní mořské vody nebo třeba pro konstrukci mnohem efektivnějších palivových článků.
Zdroj: Universiteit Leiden
Foto: Berkeley Lab, Ryan Spencer a Ron Zuckermann