Rüzgar türbini kadar verimli elektrik üreten hücre zarı: Tuzlu sudan elektrik üretiyor

Kalabalık bir trene doldurulduğunuzu ve platformun hemen altının oldukça hafif olan bir şey olduğunu hayal edin. Muhtemelen mümkün olan en kısa zamanda taşınmak isteyeceksiniz. Bu dengeleme hareketini izleyen parçacıklar -osmoz olarak bilinir- kendiliğinden yüksek konsantrasyonlu bir alandan düşük konsantrasyonlu bir taneye doğru hareket ederler. ABD Enerji Bakanlığı (DOE) Argonne Ulusal Laboratuarı’ndaki bilim insanları, elektrik akımını tuzlu sudan toplayabilen güç üreten bir zar oluşturma eğilimini kullandılar.

Yeni ‘iki yüzlü ‘membran (hücre zarı), tuzlu deniz suyunda depolanan kimyasal enerjinin % 35.7’ sini kullanılabilir elektriğe dönüştürebilir. Bir grup araştırmacının söylediği gibi, çoğu rüzgar türbini kadar verimli ve çoğu güneş hücresinden daha yüksek.

Bunlar, membran ön yüzlerinin yüzey SEM görüntüleridir. Kredi: Chicago Üniversitesi

Peki bu nasıl oluyor?

İyonik tuzlar, demetleri pozitif ve negatif yüklü parçacıklardan meydana getirdiklerinde, suda çözülür, demetler parçalanır, pozitif ve negatif yüklü parçacıklar osmoza katılmaya serbest kalır. Tuzlu su ve tatlı su arasına yüklü, ince zarlar yerleştirerek, bilim insanları akan parçacıklar için bir elektrik akımı oluşturabildiler. Ancak bu membranların üretimi genellikle pahalıdır ve zamanla sızıntıya eğilimlidirler. Bu parçacıkların yanlış yönde geri geçmelerine izin verir, elektrik üretimlerini zayıflatır.

Araştırmacılar aslında yeni bir tür kapı bekçisi geliştirdiler - iki yüzü farklı olan, gözeneklerin büyüklüğünden zarın yüküne kadar farklı özelliklere sahip “iki yüzlü” bir zar. Bu, yüklü parçacıkların bir taraftan diğerine sabit bir şekilde hareket etmesini ve yanlış yönde geri sürüklenmelerini önler. Zarlar, farklı boyutlardaki gözeneklere sahip olacak şekilde üretilebiliyor ve farklı türdeki partikülleri kabul etmelerine izin verecek şekilde farklı yükler taşıyabiliyorlar.

Araştırmacılar membranları bir tarafta tuzlu deniz suyu ve diğer yandan taze nehir suyuyla test ettiler. Cihazların tuzlu suda depolanan kimyasal enerjinin % 35,7’sini kullanılabilir elektriğe dönüştürebildiğini bulunmuştur. Bu, çoğu rüzgar türbini kadar verimli ve çoğu güneş hücresinden daha yüksek.

Yeni yenilenebilir eneji kaynağı olabilir

Bundan sonra, araştırmacılar daha büyük zarlar inşa etmeyi ve gerçek deniz ve nehir suyu koşullarına dayanıp dayanamayacaklarını görmeyi planlıyorlar. Araştırmacılar, membranın “vahşi” olarak da iyi bir performans göstermesi durumunda, yeni membranlar, birkaç yıl içinde yenilenebilir enerji kaynağı olarak güç sağlamak için kullanılabilir.