تولید برق از روش اسمزی در جایی که آب دریا و آب رودخانه به هم می رسند

21 جولای 2022 -توسط انتشارات دانشگاه Tsinghua -محققان انواع مختلفی از مواد را که می‌توان در تولید انرژی اسمزی استفاده کرد، بررسی کردند. اعتبار: انرژی تحقیقاتی نانو، انتشارات دانشگاه تسینهوا

دانشمندان از دهه 1950 می دانستند که از نظر تئوری امکان تولید برق از طریق حرکت آب در مکان هایی که آب دریا و آب رودخانه به هم می رسند، وجود دارد. به این نوع فناوری تولید توان اسمزی یا انرژی آبی می گویند. اگرچه نمونه های اولیه این فناوری ساخته شده است، تحقیقات هنوز در حال انجام است تا ثابت شود که این فناوری مقیاس پذیر و قابل اعتماد است.

در یک بررسی ادبیات که در 28 می در Nano Research Energy منتشر شد، محققان انواع مختلفی از مواد را که می‌توان در تولید انرژی اسمزی استفاده کرد، بررسی کردند.

چندین مکان روی زمین وجود دارد که آب دریا و آب رودخانه به طور طبیعی مخلوط می‌شوند. آب دریا حاوی یون‌های دارای بار مثبت مانند یون‌های سدیم و یون‌های دارای بار منفی مانند یون‌های کلرید است. استفاده از غشاهای باردار الکترواستاتیکی که برای یک گونه یونی انتخابی هستند و در عین حال مسدود می‌شوند. جواد صفایی، نویسنده مقاله، محقق مرکز فناوری انرژی پاک در دانشگاه فناوری سیدنی در سیدنی استرالیا، گفت: سیستم می تواند برق تولید کند که می تواند دستگاه های الکترونیکی را تغذیه کند یا در باتری ها ذخیره شود.

تولید انرژی اسمزی به دلایل مختلفی به عنوان جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی امیدوارکننده است. آب نمک به راحتی در دسترس است، محصول ضایعات اولیه این روش آب شور است و برخلاف انرژی باد و خورشید، برق تولید شده از این روش متناوب نیست. تحقیقات نشان می دهد که با این روش می توان هر سال حدود یک تراوات یا یک تریلیون وات تولید کرد. این در مقایسه با تولید جهانی خورشیدی (710 گیگاوات) و خروجی انرژی باد (730 گیگاوات) تا سال 2020 است.

از آنجایی که تحقیقات با چنین سرعتی در حال حرکت است، این مرور ادبیات، انواع مختلف مواد دو بعدی را که برای استفاده در تولید توان اسمزی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، مقایسه می‌کند. برای تولید برق، آب باید از یک غشاء عبور کند. اگر دو محفظه آب با شوری متفاوت وجود داشته باشد، آب نمک از طریق غشا به داخل محفظه ای با آب نمک کمتر حرکت می کند. انواع مختلفی از مواد با خواص و فواید متفاوت به عنوان این غشاء قابل استفاده است. مقاله مروری جدید به چگونگی ساخته شدن مواد، ویژگی های فیزیکی، خواص انتقال یون و توانایی آنها در تولید نیرو از طریق اسمز پرداخته است.

در حال حاضر، این غشاها با استفاده از مواد مختلفی ساخته می‌شوند. در میان همه، مواد دو بعدی به دلیل رسانایی یونی بالا، استحکام مکانیکی بالا، قابلیت‌های تولید در مقیاس بزرگ و قابلیت شکل‌دهی به عنوان امیدوارکننده‌ترین گزینه هستند. لایه‌های فوق‌العاده نازک. همچنین می‌توان چندین نانوساختار با عملکرد پیشرفته را با استفاده از ترکیب مواد دوبعدی با سایر نانومواد ساخت.

از طریق این بررسی، محققان امیدوارند که آگاهی را در مورد تولید نیروی اسمزی از طریق مواد دو بعدی افزایش دهند. “مهم ترین پیام ما این است که ابتدا مفهوم تبدیل اختلاف غلظت نمک آب دریا/آب رودخانه به برق را برای مخاطبان گسترده تر معرفی کنیم. همچنین امیدواریم با مشخص کردن بیشتر تمرکز بر مواد دو بعدی، پیشرفت تحقیقات در این زمینه را تسریع کنیم. صفایی گفت که امیدوارکننده ترین آنها برای ساخت غشاهای رسانای یونی با کارایی بالا هستند.

صفایی گفت : با نگاهی به آینده، محققان امیدوارند مقیاس پذیری تولید توان اسمزی را با استفاده از مواد دو بعدی گسترش دهند، اما تحقیقات بیشتری باید انجام شود. “مواد دوبعدی در حال حاضر امیدوارکننده‌ترین کلاس‌های موادی هستند که می‌توانند دستگاه‌های عملی بسازند که پتانسیل‌های شیمیایی آب دریا/آب رودخانه را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. ما پیش‌بینی می‌کنیم که تحقیقات بیشتر در مورد مواد دو بعدی، تولید برق شیب شوری عملی را یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر می‌کند.