Гирла річок, де змішується вода з різною концентрацією солі, можуть бути джерелом “блакитної”, або осмотичної енергії. Фахівці з Китаю розробили напівпроникну мембрану, що виробляє електроенергію з різниці в концентрації солей у воді. Її перевага в підвищеній щільності енерговиділення – більш ніж удвічі більшій, ніж у мембран на ринку.
Осмотичну енергію можна виробляти в будь-якій воді, де присутня різниця в концентрації солі, але сучасні технології поки не досягли потрібного рівня рентабельності. Низка дослідницьких команд наполегливо працює в цьому напрямку, підбадьорені досить високим потенціалом цього типу енергетики.
Один із багатообіцяючих методів, який перебуває в розробці – зворотний електродіаліз. Під час цього процесу мембрани слугують своєрідними “соляними батареями”, що виробляють електрику з різниці тиску, викликаної градієнтом солоності. Для вирівнювання цього градієнта позитивно заряджені іони в морській воді проходять крізь систему зворотного електродіалізу і потрапляють у прісну воду, підвищуючи тиск у мембрані. Щоб і далі підвищити продуктивність, мембрана повинна зберігати низький внутрішній електричний опір, даючи змогу електронам легко рухатися в протилежному іонам напрямку.
Попередні дослідження показали, що поліпшення потоку іонів через мембрану та ефективності перенесення електронів повинні підвищити вироблення електрики з осмотичної енергії. Тому вчені з кількох вишів КНР розробили напівпроникну мембрану з екологічно чистих матеріалів, які мінімізують внутрішній опір і максимізують вихідну потужність, повідомляє Science Daily.
Прототип нової мембрани зворотного електродіалізу містить не пов’язані між собою канали для транспорту іонів і електронів. Вона виготовлена з шару негативно зарядженого целюлозного гідрогелю для перенесення іонів між двома шарами органічного поліаніліну, що проводить електрони. Первинні тести підтвердили підвищену іонну провідність і знижений питомий опір порівняно з гомогенними мембранами з таких самих матеріалів.
Зімітувавши умови гирла річки в лабораторній цистерні, вчені встановили, що за щільністю енергії прототип у 2,34 раза перевершує комерційні мембрани зворотного електродіалізу і зберігає стабільну продуктивність протягом 16 діб безупинної роботи під водою. В останньому випробуванні розробники зібрали батарею з двадцяти мембран і згенерували достатньо електрики, щоб живити калькулятор, світлодіод і секундомір.
Відкриття вчених розширює асортимент екологічно чистих матеріалів, які можна використовувати для створення мембран зворотного електродіалізу.