Новая карбоновая мембрана генерирует в сто раз больше энергии

Химики из Лейденского университета создали новую ультратонкую мембрану толщиной всего в одну молекулу. Мембрана может производить в сто раз больше электроэнергии из морской воды, чем лучшие мембраны, используемые сегодня. Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Nature Nanotechnology.

Тонкая и пористая

Когда встречаются пресная и соленая вода, происходит обмен соли и других частиц. Мембрана помещается в воду, где частицы двигаются с одной стороны на другую. Аналогичный процесс также может быть использован для опреснения морской воды. Лейденские химики разработали новую мембрану, которая может производить в сто раз больше энергии, чем классические мембраны и мембраны известных прототипов в научной литературе.

Сколько энергии генерируется, зависит от толщины мембраны и ее пористости. Исследователи смогли создать мембрану на основе углерода, которая будет пористой и тонкой. Вот почему она может производить больше энергии, чем современные мембраны, которые являются либо только пористыми, либо только тонкими.

Чтобы создать эту новую мембрану, Сюэ Лю и Грегори Шнайдер распространили большое количество маслянистых молекул на поверхности воды. Эти молекулярные строительные блоки сами образуют тонкую пленку. При нагревании пленки, молекулы фиксируются на месте, создавая стабильную и пористую мембрану. По словам Сюэ Лю, мембрана может быть адаптирована к конкретным требованиям. Лю: «Созданная нами мембрана имеет толщину всего в два нанометра и проницаема для ионов калия. Мы можем изменить свойства мембраны, используя другой молекулярный строительный блок. Таким образом, мы можем адаптировать ее к любой потребности».

Графен

Новая углеродная мембрана похожа на графен, большую плоскую мембрану, состоящую только из атомов углерода. Но, по словам Грегори Шнайдера, эта новая мембрана относится к совершенно другой категории. Шнайдер: «При создании мембраны многие исследователи начинают с графена, который очень тонкий, но не пористый. Затем они пытаются пробить отверстия в нем, чтобы сделать его более проницаемым».

Новая мембрана сочетает в себе лучшее из обоих миров. Шнайдер: «Большая часть исследований в этой области была сосредоточена на создании лучших катализаторов, мембраны были своего рода тупиком. Это новое открытие открывает совершенно новые возможности для выработки электроэнергии, опреснения и создания гораздо более эффективных топливных элементов».

DOI: 10.1038 / s41565-020-0641-5

Вас также может заинтересовать:

Двумерные материалы сочетаются с ослепительным эффектом