Устья рек, где смешивается вода с разной концентрацией соли, могут быть источником «голубой», или осмотической энергии. Специалисты из Китая разработали полупроницаемую мембрану, вырабатывающую электроэнергию из разницы в концентрации солей в воде. Ее преимущество в повышенной плотности энерговыделения — более чем в два раза больше, чем у мембран на рынке.

Осмотическую энергию можно вырабатывать любой воде, где присутствует разница в концентрации соли, но современные технологии пока не достигли нужного уровня рентабельности. Ряд исследовательских команд упорно трудится в этом направлении, ободренные достаточно высоким потенциалом этого типа энергетики.

Один из многообещающих методов, который находится в разработке — обратный электродиализ. В ходе этого процесса мембраны служат своего рода «соляными батареями», вырабатывающими электричество из разницы давления, вызванной градиентом солености. Для выравнивания этого градиента положительно заряженные ионы в морской воде проходят сквозь систему обратного электродиализа и попадают в пресную воду, повышая давление в мембране. Чтобы и дальше повысить производительность, мембрана должна сохранять низкое внутреннее электрическое сопротивление, позволяя электронам легко двигаться в противоположном ионам направлении.

Предыдущие исследования показали, что улучшение потока ионов через мембрану и эффективности переноса электронов должны повысить выработку электричества из осмотической энергии. Поэтому ученые из нескольких вузов КНР разработали полупроницаемую мембрану из экологически чистых материалов, которые минимизируют внутреннее сопротивление и максимизируют выходную мощность, сообщает Science Daily.

Прототип новой мембраны обратного электродиализа содержит не связанные между собой каналы для транспорта ионов и электронов. Она изготовлена из слоя отрицательного заряженного целлюлозного гидрогеля для переноса ионов между двумя слоями органического, проводящего электроны полианилина. Первичные тесты подтвердили повышенную ионную проводимость и пониженное удельное сопротивление по сравнению с гомогенными мембранами из таких же материалов.

Сымитировав условия устья реки в лабораторной цистерне, ученые установили, что по плотности энергии прототип в 2,34 раза превосходит коммерческие мембраны обратного электродиализа и сохраняет стабильную производительность на протяжении 16 суток безостановочной работы под водой. В последнем испытании разработчики собрали батарею из двадцати мембран и сгенерировали достаточно электричества, чтобы запитать калькулятор, светодиод и секундомер.

Открытие ученые расширяет ассортимент экологически чистых материалов, которые можно использовать для создания мембран обратного электродиализа.

Ученые из США и Великобритании нашли способ выделить водород из океана с помощью двойной мембраны и электричества и без большого количества побочных продуктов. Инновационная конструкция доказала свою эффективность в испытаниях.

https://hightech.plus/2024/04/30/novaya-membrana-v-2-raza-effektivnee-virabativaet-elektrichestvo-v-ustyah-rek