غشای کربنی جدید صد برابر بیشتر انرژی تولید می‌کند

 | تاریخ ارسال: ۱۳۹۹/۱/۶ | 
غشای کربنی جدید صد برابر بیشتر انرژی تولید می­کند
شیمیدانان لیدنی (هلند غربی) غشا بسیار نازک جدیدی را با ضخامت تنها یک مولکول ایجاد کرده ­اند. این غشا می­تواند صد برابر بیشتر از بهترین غشاهای مورد استفاده امروز از آب دریا انرژی تولید کند. پژوهشگران یافته ­های خود را در Nature Nanotechnology منتشر کرده ­اند.
نازک و متخلخل
 هنگامی که آب شیرین و آب شور تقاطع می­یابند، تبادل نمک و ذرات دیگر صورت می­گیرد. غشایی که در آب قرار دارد قادر است که انرژی را از ذرات در حال حرکت از یک طرف به طرف دیگر ذخیره کند. فرآیند مشابه­ ای همچنین می­تواند برای نمک­زدایی آب دریا استفاده شود. شیمیدانان لیدنی غشای جدیدی تولید کرده ­اند که می­تواند صد برابر بیشتر از غشاهای کلاسیک و غشاهای نمونه­ ی اولیه­ ی شناخته شده در منابع علمی، انرژی تولید کند.
میزان تولید انرژی به ضخامت غشا و تخلخل آن بستگی دارد. پژوهشگران توانستند غشایی مبتنی بر کربن ایجاد کنند که هم متخلخل و هم نازک باشد. به همین دلیل می تواند انرژی بیشتری نسبت به غشاهای فعلی ایجاد کند، که یا متخلخل یا نازک هستند اما هر دو ویژگی را ندارند.
برای ایجاد این غشای جدید، ژو لیو و گرگوری اشنایدر تعداد زیادی مولکول روغنی را بر روی یک سطح آب پخش کردند. این  ساختارهای مولکولی بلوک­ها و سپس به تنهایی یک لایه نازکی را تشکیل می دهند. با گرم کردن لایه، مولکول­ها در جای خود قفل شده و یک غشای پایدار و متخلخل ایجاد می کنند. طبق گفته­ های ژو لیو، این غشا می­تواند برای نیازهای خاص تطبیق داده شود. لیو: "غشایی که ایجاد کردیم فقط دو نانومتر ضخامت دارد و به یون­های پتاسیم نفوذ پذیر است. ما می­توانیم با استفاده از یک بلوک ساختمانی مولکولی متفاوت، خواص غشا را تغییر دهیم. از این طریق می­توانیم آن را متناسب با هر نیاز تطبیق دهیم."
گرافن
غشای کربن جدید شبیه گرافن است، غشایی بزرگ و مسطح که فقط از اتم­های کربن تشکیل شده ­است. اما طبق گفته گرگوری اشنایدر، این غشای جدید در یک رده ­ی کاملاً متفاوت قرار دارد. اشنایدر: "هنگام ساختن غشا، بسیاری از پژوهشگران با گرافن شروع می­کنند که بسیار نازک است اما متخلخل نیست. آن­ها سپس سعی می­کنند سوراخ ­هایی در آن ایجاد کنند تا نفوذپذیری بیشتری داشته باشند. ما با چینش مولکول­های کوچک و ساخت یک غشای متخلخل بزرگتر از آن مولکول ها، معکوس این کار را انجام داده ­ایم. این ساختار در مقایسه با گرافن، دارای عیوب است و این همان چیزی است که خواص ویژه به آن می­دهد. "
این غشای جدید بهترین­ های هر دو جهان را ترکیب می­کند. اشنایدر: "بخش عمده­ای از پژوهش ­ها در این زمینه بر ایجاد کاتالیست­ های بهتر و غشاها متمرکز شده ­بود که تا حدودی به بن بست رسیده بودند. این کشف جدید، امکانات کاملاً جدیدی را برای تولید انرژی، نمک زدایی و ساخت سلول­ های سوختی بسیار کارآمدتر باز می­کند."
 
منبع: https://nano-magazine.com/news/2020/3/9/new-carbon-membrane-generates-a-hundred-times-more-power
 گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان-مهندس ریحانه گودرزی