Соляная батарея собирает осмотическую энергию, где река встречается с морем

Улучшенная мембрана (желтая линия) резко увеличила количество осмотической мощности, собранной у градиентов соли, такими как те, которые обнаружены в устьях, где соленая вода (левый резервуар) соответствует пресной воде (правый бак).Кредит: адаптирован из ACS Energy Letters 2024, DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00320

Исследователи в ACS Energy Letters сообщают о создании полупроницаемой мембраны, которая собирает осмотическую энергию от градиентов соли и превращает ее в электричество.Новый дизайн имел выходную плотность мощности более чем в два раза выше, чем коммерческие мембраны в лабораторных демонстрациях.

Осмотическая энергия может быть получена где -то, где можно найти градиенты соли, но доступные технологии для захвата этой возобновляемой энергии имеют место для улучшения.В одном методе используется массив обратного электродиализа (красный) мембран, которые действуют как своего рода «соляная батарея», генерируя электроэнергию от различий в давлении, вызванных градиентом соли.

Чтобы выровнять этот градиент, положительно заряженные ионы из морской воды, такие как натрий, текут через систему к пресной воде, увеличивая давление на мембрану.Чтобы дополнительно увеличить свою мощность сбора урожая, мембрана также должна сохранять низкое внутреннее электрическое сопротивление, позволяя электронам легко течь в противоположном направлении ионов.

Предыдущие исследования показывают, что улучшение как потока ионов через красную мембрану, так и эффективность электронного переноса, вероятно, увеличит количество электроэнергии, захваченной осмотической энергией.Таким образом, Dongdong Ye, Xingzhen Qin и коллеги разработали полупроницаемую мембрану из экологически чистых материалов, которые теоретически минимизируют внутреннее сопротивление и максимизируют выходную мощность.

Прототип красной мембраны исследователей содержал отдельные (то есть отделенные) каналы для переноса ионов и транспортировки электронов.Они создали это путем сэндвичи с отрицательно заряженным гидрогелем целлюлозы (для переноса ионов) между слоями органического, электрически проводящего полимера, называемого полианилином (для переноса электронов).

Первоначальные тесты подтвердили их теорию, что отдельные транспортные каналы привели к более высокой ионной проводимости и снижению удельного сопротивления по сравнению с однородными мембранами, изготовленными из тех же материалов.

В резервуаре для воды, который смоделировал обстановку в устье лимана, их прототип достиг плотности выходной мощности в 2,34 раза выше, чем коммерческая красная мембрана, и поддерживал производительность в течение 16 дней без остатков, демонстрируя ее долгосрочную стабильную производительность под водой.В последнем тесте команда создала соляную батарею из 20 красных мембран и генерировала достаточно электричества для индивидуальной питания калькулятора, светодиодного света и секундомата.

Ye, Цинь и члены их команды говорят, что их выводы расширяют диапазон экологических материалов, которые можно использовать для изготовления красных мембран и повышения производительности осмотической энергии, делая эти системы более возможными для реального использования.

Больше информации: Отдельные ионные и электронные пути для усиленного сбора осмотической энергии, энергетических букв ACS (2024).Doi: 10.1021/acsenergylett.4c00320