- Časopis Quark - https://www.quark.sk -

Nový zdroj zelenej energie – osmotická. Na výrobu elektriny stačí voda, soľ a membrána s hrúbkou 3 atómov

Zástancovia čistej energie budú mať čoskoro popri slnečnej, veternej a vodnej energii nový zdroj: osmotickú energiu. Alebo presnejšie povedané, energiu vyrobenú s využitím prirodzeného javu vyskytujúceho sa pri styku sladkej vody s morskou vodou cez membránu.

membranaVýskumníci Laboratória nanobiológie Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu v Lausanne (EPFL) vyvinuli systém, ktorý veľmi efektívne generuje energiu z osmózy. Používa pri tom morskú vodu, pitnú vodu a nový typ membrány s hrúbkou troch atómov, ktorá slúži na oddelenie dvoch kvapalín.

Koncept je veľmi jednoduchý. Semipermeabilná (polopriepustná) membrána oddeľuje dve kvapaliny s rôznou koncentráciou soli, pričom ióny soli môžu putovať cez membránu, kým sa koncentrácia v oboch tekutinách dostane do rovnovážneho stavu. Tento jav sa nazýva osmóza.

Ak sa v systéme použije morská a pitná voda, ióny soli z morskej vody prechádzať cez membránu do sladkej vody, až kým obe tekutiny budú mať rovnakú koncentráciu soli. A pretože ión je atóm s elektrickým nábojom, pohyb iónov soli sa môže využiť na výrobu elektrickej energie.

Systém EPFL sa skladal z dvoch častí naplnených kvapalinou, ktoré oddeľovala tenká membrána zo sírnika molybdeničitého (MoS2). Ióny soli prechádzali cez otvor (nanopór) v membráne a ich elektróny boli prenášané na elektródu, ktorá sa používa na výrobu elektrického prúdu, až kým sa koncentrácia soli vyrovnala.

Vďaka svojim vlastnostiam membrána prepúšťa len kladne nabité ióny, zatiaľ čo tie záporne nabité odtláča. Tak sa medzi dvoma kvapalinami vytvára napätie, keďže v jednej sa vytvára kladný a v druhej záporný náboj. Toto napätie spôsobuje generovanie prúdu prenášaním iónov.

Vedci museli najprv zistiť optimálnu veľkosť nanopóru, pretože priveľký otvor umožní prechod aj záporných iónov, a tak by bolo napätie príliš nízke. Naopak, keby bol primalý, nemohol by prechádzať cezeň dostatok iónov, a tak by bol prúd príliš slabý.

Potenciál nového systému je obrovský. Podľa výpočtov vedcov by 1 m2 membrány s 30 % svojho povrchu pokrytými nanopórmi bol schopný produkovať 1 MW elektrickej energie, čo stačí na napájanie 50 000 štandardných energeticky úsporných žiaroviek. A pretože sírnika molybdeničitého  je v prírode dostatok, prípadne ho možno získať chemickým naparovaním (chemical vapor deposition), systém by sa mohol využiť na výrobu elektrickej energie vo veľkej miere.

Bádatelia použili membránu s jediným nanopórom, aby mohli celý proces lepšie preskúmať, a ukázali, že membrána s jediným nanopórom môže poháňať nanotranzistor. Keby sa podarilo vyrobiť membrány s väčším počtom nanopórov rovnakej veľkosti, výroba osmotických generátorov by sa mohla rozbehnúť vo veľkom.

Zdroj: PC Revue

Komentáre