| تاریخ ارسال: 1399/1/6 |
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