Исследователи в Лаборатории EPFL Наноразмерной Биологии разработали осмотическую систему производства электроэнергии, которая поставляет урожаи never-seen. Их инновации находятся в трех атомы, толстая мембрана раньше отделяла эти две жидкости. Результаты их исследования были изданы по своей природе.
Понятие довольно просто. Полуводопроницаемая мембрана отделяет две жидкости различными солеными концентрациями. Соленое путешествие ионов через мембрану до соленых концентраций в этих двух жидкостях достигает равновесия.
То явление – точно осмос.Если система используется с морской водой и пресной водой, соленые ионы в морской воде проходят через мембрану в пресную воду, пока у обеих жидкостей нет той же самой соленой концентрации. И так как ион – просто атом с электрическим обвинением, движение соленых ионов может использоваться, чтобы произвести электричество.Толстая, отборная мембрана атомов 3, которая делает работу
Система EPFL состоит из двух заполненных жидкостью отделений, отделенных тонкой мембраной, сделанной из дисульфида молибдена. У мембраны есть крошечное отверстие или нанопора, через которую ионы морской воды проходят в пресную воду, пока соленые концентрации этих двух жидкостей не равны.
Поскольку ионы проходят через нанопору, их электроны переданы электроду – который является тем, что используется, чтобы произвести электрический ток.Благодаря его свойствам мембрана позволяет положительно заряженным ионам проходить, отодвигая большинство отрицательно заряженных.
Это создает напряжение между этими двумя жидкостями, поскольку каждый создает положительный заряд и другой отрицательный заряд. Это напряжение – то, что заставляет ток, произведенный передачей ионов течь.«Мы должны были сначала изготовить и затем исследовать оптимальный размер нанопоры.
Если бы это слишком большое, отрицательные ионы могут пройти, и получающееся напряжение было бы слишком низким. Если бы это слишком маленькое, недостаточно ионов может пройти, и ток был бы слишком слаб», сказал Цзяньдун Фэн, ведущий автор исследования.То, что помещает систему EPFL ОТДЕЛЬНО, является ее мембраной.
В этих типах систем ток увеличивается с более тонкой мембраной. И мембрана EPFL – всего несколько толстых атомов.
Материал, которым это сделано из – дисульфид молибдена – идеален для создания осмотического тока. «Это – первый раз, когда двумерный материал использовался для этого типа применения», сказала Александра Раденович, глава лаборатории Наноразмерной БиологииВключение 50’000 энергосберегающих лампочек с 1m2 мембрана
Потенциал новой системы огромен. Согласно их вычислениям, 1 м? мембрана с 30% ее поверхности, покрытой нанопорами, должна быть в состоянии произвести 1 мВт электричества – или достаточно привести 50 000 стандартных энергосберегающих лампочек в действие.
И так как дисульфид молибдена (MoS2) легко найден в природе или может быть выращен химическим смещением пара, система могла осуществимо быть увеличена для крупномасштабного производства электроэнергии. Основная проблема в увеличении масштаба этого процесса узнает, как сделать относительно однородные поры.
До сих пор исследователи работали над мембраной с единственной нанопорой, чтобы понять точно, что продолжалось. ”С технической точки зрения единственная система нанопоры идеальна к далее нашему фундаментальному пониманию основанных на мембране процессов, и предоставьте полезную информацию для коммерциализации промышленного уровня”, сказал Цзяньдун Фэн.Исследователи смогли управлять нанотранзистором от тока, произведенного единственной нанопорой, и таким образом продемонстрировали самоприведенную в действие наносистему. Транзисторы MoS2 единственного слоя малой мощности были изготовлены в сотрудничестве с командой Андреаса Киса в в EPFL, в то время как молекулярные моделирования динамики были выполнены сотрудниками в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне
Использование потенциала устийИсследование EPFL – часть растущей тенденции.
В течение прошлых нескольких лет ученые во всем мире разрабатывали системы, которые усиливают осмотическое право создать электричество. Пилотные проекты возникли в местах, таких как Норвегия, Нидерланды, Япония и Соединенные Штаты, чтобы произвести энергию в устьях, куда реки текут в море. На данный момент мембраны, используемые в большинстве систем, органические и хрупкие, и поставляют низкие урожаи.
Некоторые системы используют движение воды, а не ионы, к турбинам власти, которые в свою очередь вырабатывают электроэнергию.Как только системы становятся более прочными, осмотическая власть могла играть главную роль в поколении возобновляемой энергии.
В то время как солнечные батареи требуют соответствующего солнечного света и ветряных двигателей соответствующий ветер, осмотическая энергия может быть произведена примерно любое время суток или ночь – если есть устье поблизости.