Создан прототип очень мощной осмотической электростанции
Ученые из Швейцарии и США создали прототип весьма замечательной осмотической электростанции. Для выработки электричества они применяли мембрану толщиной всего в три атома и соленую воду. Результаты данной работы размещены в Nature, информирует пресс-служба Эколь политекник в Лозанне (EPFL).
Работа осмотической электростанции основана на явлении осмоса, другими словами рвении жидкостей при смешении уравнять концентрацию растворенных в них соединений. В этом случае ученые применяли пресную и соленую воду, поделённые мембраной. Ионы соли попадают через мембрану, пока их концентрация в питьевой воде по другую сторону мембраны не сравняется. (Потому, что ионы — это электрически заряженные частицы, их перемещение применяют для выработки электричества.)
Секрет совокупности, созданной учеными из лаборатории нанобиологии EPFL под управлением Цзяньдун Фэн (Jiandong Feng), — в мембране из дисульфида молибдена, толщиной всего в три атома. В ней проткнута всего одна дырка — нанопора, которая заряжена очень плохо. Через нанопору в отсек в питьевой водой из отсека с соленой водой попадают позитивно заряженные ионы соли, а их электроны передаются на проводник, дабы генерировать электричество.
Из-за нанопоры в одном отсеке скапливаются положительно заряженные ионы, в другом — отрицательно заряженные. Появляется напряжение между отсеками, течет электрический ток.
Благодаря ультратонкой мембране из дисульфида молибдена и нанопорам ученые смогли добиться от устройства получения мощности 1 милионов ватт.
Регулируя размер нанопоры, возможно оказывать влияние на силу тока или величину напряжения. Ученым оставалось лишь подобрать оптимальный диаметр нанопоры, дабы отыскать напряжения и лучшее соотношение тока, которое продуцирует громаднейшую вероятную мощность.
Для проверки устройства ученые применяли молибденовый транзистор. Они вычислили, что с мембраной площадью 1 кв. метр, покрытой на 30% нанопорами, возможно достигнуть 1 милионов ватт энергии. Этого достаточно, дабы зажечь 50 тысяч энергосберегающих лампочек.
Итог впечатляющий. Дисульфид молибдена не относится к редким соединениям, а из технических неприятностей ученые до тех пор пока видят лишь одну — сделать максимально однообразные нанопоры.
Электростанции, применяющие осмос, разрабатываются и уже эксплуатируются в экспериментальном режиме — в Норвегии, Нидерландах, Японии и США, но их производительность не радует. Потому, что осмотические электростанции — экологически чистые, ученые продолжают их совершенствовать.
Осмотические электростанции возможно ставить в устьях рек, впадающих в моря, где пресная воды встречает соленую. См. подробнее об этом в статье «Устье реки как источник энергии». Такие электростанции смогут в совершенстве трудиться всегда.
Авторы работы пророчат собственному устройству громадные возможности.
Принцип работы осмотической электростанции