Новые мембраны делают возможной генерацию энергии из морской воды в промышленных масштабах
Еще один источник возобновляемой энергии продемонстрировали ученые из Японии. Они сделали важный шаг в понимании принципов работы наноустройств в сфере генерации энергии из соленой воды и предложили метод получения «голубой» энергии океана в промышленном масштабе. Лабораторные испытания оказались успешными, теперь дело за экспериментами в реальных условиях.
Спонтанное движение растворенных в воде ионов или молекул через полупроницаемые мембраны - или осмос - можно использовать для выработки электричества. Для этого у нас под рукой имеются огромные запасы морской воды в океанах. Однако, чтобы такая технология оказалась экономически выгодной, мембраны для осмоса должны быть очень тонкими и очень выборочно пропускать ионы, задерживая молекулы воды, пишет Phys.org.
«В любой неравновесной ситуации, например, когда есть две цистерны с водой с разной концентрацией соли, часто имеется возможность преобразовать эту термодинамическую энергию в электричество», - сказал Макусу Цуцуи, один из команды инженеров.
Исследователи из Университета Осаки использовали существующую технологию производства полупроводников для создания наноскопических отверстий определенной структуры в сверхтонкой кремниевой мембране. Поскольку такой метод производства применяется уже на протяжении десятков лет, расходы и сложность работы можно минимизировать, а размер и расположение отверстий или пор можно контролировать с высокой точностью.
Устройство с размером отверстий 20 нм достигло во время испытаний пиковой эффективности 400 Вт/м2. Однако, как установили ученые, добавление слишком большого количества нанопор в мембрану на самом деле снижает энергию на выходе. Они подобрали оптимальное соотношение - поры диаметром 100 нм, образующие решетку с шагом в один микрометр. Такое решение обеспечивает стабильную плотность энергии осмоса 100 Вт/м2.
При сохранении таких характеристик устройство площадью 10 кв. метров сможет вырабатывать 10 кВт энергии, а 1 кв. км выдаст 1 МВт.
Следующим шагом исследователей станут полевые испытания прототипа.