Чудо-материал откроет источники «зеленой» энергии
Научная фантастика? Чуть ли. Новый материал может опреснять воду, употребляться как эластичная фильтрующая мембрана и извлекать энергию из отработанного раствора по окончании опреснения.
Он послужит базой для эластичных солнечных элементов и удвоит срок эксплуатации литий-ионных аккумуляторная батарей. Учитывая отличные свойства уничтожать бактерии, его возможно кроме этого применять для производства нового вида бактерицидного бинта.
Ученым из Наньянского технологического университета в Сингапуре под управлением доцента Даррена Сана удалось создать единый революционный наноматериал, что способен делать перечисленные выше задачи при малых затратах в сравнении с существующими разработками.
Это научное открытие, на которое у исследователей ушло пять лет, именуется универсальный диоксид титана (TiO2). Материал производится методом превращения кристаллов диоксида титана в запатентованные нановолокна. Из них, со своей стороны, возможно легко сделать эластичные фильтрующие мембраны, каковые включают смесь углерода, меди, цинка либо олова в зависимости от сферы применения конечного изделия.
Диоксид титана – это недорогой и обширно распространенный материал, что, как было доказано учеными, способен ускорять химические реакции (фотокаталитические свойства), и может легко связываться с водой (гидрофильные изюминки).
Создатель изучения уверен, что такие недорогие и легкие в производстве наноматериалы существенно облегчат ответ существующих и будущих неприятностей в защите и энергетике внешней среды в мире. Так как в случае если учесть, что к 2030 году население планеты по предсказаниям ученых возрастет до 8,3 миллиарда человек, ожидается и массовое повышение пищи и мирового потребления энергии на 50 процентов, а питьевой воды – на 30 процентов.
«Не смотря на то, что не существует единого ответа двух глобальных проблем, в частности недорогой возобновляемой обильного источника и энергии чистой воды, отечественная единая универсальная мембрана весьма близка к данной задаче, а наночастицы диоксида титана существенно облегчат и ускорят поиск для того чтобы решения, — говорит Даррен Сан. – При помощи неповторимого наноматериала мы сможем перевоплотить отходы в будущие источники чистой энергии и воды».
Вот что может универсальный диоксид титана:
1. при действии солнечных лучей в один момент создавать водород и чистую воду;
2. становиться материалом для производства недорогой фильтрующей мембраны, устойчивой к обрастанию;
3. опреснять воду в качестве мембраны прямого осмоса для интенсивного потока;
4. приобретать энергию из отработанного раствора по окончании опреснения и сточных вод;
5. становиться недорогим эластичным солнечным элементом для производства электричества;
6. удваивать срок эксплуатации литий-ионных аккумуляторная батарей при применении в качестве анода;
7. убивать вредные микробы, содействуя изобретению новых бактерицидных бинтов.
Как был обнаружен прекрасный материал
Даррен Сан изначально применял диоксид титана с оксидом железа для производства бактерицидных мембран для фильтрации воды и решения проблемы биообрастания – роста бактерий, каковые засоряют поры мембран и мешают току воды.
В ходе разработки мембраны ученые поняли, что она может функционировать как фотокатализатор, превращая сточные воды в кислород и водород при действии солнечных лучей и создавая чистую воду. Таковой эффект расщепления воды в большинстве случаев вызывает платина – полезный, дорогой и редкий металл.
«При помощи этого открытия возможно в один момент очищать сточные воды и приобретать недорогой вариант хранения солнечной энергии в форме водорода, которая дешева в ночи и любое время дня независимо от того, светит солнце либо нет. Это настоящий источник чистой энергии, — растолковывает Сан. – На данный момент мы достигли троекратной эффективности в сравнении с платиной, но при намного меньшей стоимости, что позволяет недорогого производства водорода. Помимо этого, мы можем в один момент взять чистую воду при фактически нулевых затратах энергии, и это поможем поменять существующую мелиоративную совокупность в мире для обеспечения жизнеспособности городов будущего».
Водород – это чистый источник энергии, что возможно применять для автомобильных топливных элементов либо в силовых установках для производства электричества.
Осмос для чистой воды и производство водорода
Изучения показали, что маленький количество наноматериала (0,5 грамма нановолокон из диоксида титана, обработанных оксидом меди) может при погружении в один литр сточных вод за час произвести 1,53 миллилитра водорода. Данный количество взятого водорода втрое превышает тот, что снабжает платина в подобных условиях.
В зависимости от вида сточных вод количество генерируемого водорода может доход до целых 200 миллилитров в час. Помимо этого, для его наращивания возможно применять наноматериал в большем количестве сточных вод.
Производство недорогих эластичных мембран прямого осмоса
Частицы диоксида титана смогут не только расщеплять воду. Они наделяют мембраны для фильтрации воды гидрофильными особенностями, снабжая легкий проток через них и мешая накоплению чужеродных загрязнителей, таких как соль. Так, мембраны становятся хорошим методом опреснения воды способом прямого осмоса.
В первый раз нановолокна TiO2 и частицы употребляются в мембранной совокупности прямого осмоса для производства чистой воды и генерирования энергии.
Производство новых бактерицидных бинтов
При помощи бактерицидных особенностей мембрана может употребляться для изготовления воздухопроницаемого бактерицидного бинта. Он предотвратит и устранит заразе на открытых ранах, и поспособствует процессу лечения, пропуская кислород.
Свойства материала мембраны кроме этого похожи на чертей полимеров, применяемых для производства пластмассового бандажа, что в данное время продается на рынке.
Производство недорогих эластичных солнечных элементов
Проекты Сана показали, что при обработке вторыми материалами либо создании вторых форм, таких как кристаллы, диоксид титана возможно применен, к примеру, в производстве солнечных элементах.
Изготовив поликристаллический лист из диоксида титана тёмного цвета, ученым удалось создать эластичный солнечный элемент, что может генерировать электричество из солнечных лучей.
Производство литий-ионных аккумуляторная батарей с продолжительным сроком эксплуатации
В один момент вторая несколько исследователей трудилась над созданием тёмного наноматериала из диоксида титана для применения в литий-ионных аккумуляторная батареях для электронных устройств.
Предварительные результаты показали, что в то время, когда сферические наночастицы диоксида титана, видоизмененные при помощи углерода, употреблялись в качестве анода (отрицательный полюс), емкость аккумулятора удваивалась. Это существенно продлило срок его эксплуатации.
На данный момент ученые под управлением Даррена Сана трудятся над созданием фирмы и дальнейшим развитием материала, которая имела возможность вывести его на рынок.
Источник: Sciencedaily