Tạo ra điện nơi nước biển và nước sông gặp nhau
Các nhà nghiên cứu đã xem xét các loại vật liệu khác nhau có thể được sử dụng trong sản xuất điện thẩm thấu. Nhà cung cấp hình ảnh: Năng lượng Nghiên cứu Nano, Nhà xuất bản Đại học Thanh Hoa
Từ những năm 1950, các nhà khoa học đã biết rằng về mặt lý thuyết, có thể tạo ra điện thông qua sự chuyển động của nước ở những vị trí mà nước biển và nước sông gặp nhau. Loại công nghệ này được gọi là sản xuất điện thẩm thấu hoặc năng lượng xanh. Mặc dù các nguyên mẫu của công nghệ này đã được xây dựng, nghiên cứu vẫn đang được tiến hành để chứng minh rằng công nghệ này có thể mở rộng và đáng tin cậy.
Trong một bài đánh giá tài liệu được công bố vào ngày 28 tháng 5 trên tạp chí Nano Research Energy, các nhà nghiên cứu đã xem xét các loại vật liệu khác nhau có thể được sử dụng trong sản xuất điện thẩm thấu.
"Có một số vị trí trên trái đất nơi nước biển và nước sông trộn lẫn tự nhiên. Nước biển chứa các ion tích điện dương như ion natri và các ion mang điện tích âm như ion clorua. Sử dụng màng tích điện chọn lọc một loại ion đồng thời ngăn chặn tác giả bài báo Javad Safaei, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ Năng lượng Sạch thuộc Đại học Công nghệ Sydney ở Sydney, Úc, cho biết loại còn lại có thể tạo ra điện năng cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử hoặc được lưu trữ trong pin.
Sản xuất điện thẩm thấu được hứa hẹn là một giải pháp thay thế cho nhiên liệu hóa thạch vì một số lý do. Nước mặn rất sẵn có, sản phẩm chính của kỹ thuật này là nước lợ, không giống như năng lượng gió và năng lượng mặt trời, điện năng được sản xuất thông qua phương pháp này là không liên tục. Nghiên cứu cho thấy rằng khoảng một terawatt, hoặc một nghìn tỷ watt, có thể được sản xuất bằng phương pháp này mỗi năm. Con số này so với sản lượng năng lượng mặt trời toàn cầu (710 gigawatt) và sản lượng năng lượng gió (730 gigawatt), tính đến năm 2020.
Bởi vì nghiên cứu đang tiến triển với tốc độ nhanh như vậy, tổng quan tài liệu này đã so sánh các loại vật liệu 2D khác nhau đã được nghiên cứu để sử dụng trong sản xuất điện thẩm thấu. Để tạo ra điện, nước cần phải đi qua một màng lọc. Nếu có hai ngăn nước có độ mặn khác nhau thì nước muối sẽ di chuyển qua màng vào ngăn chứa ít nước muối hơn. Các loại vật liệu khác nhau với các đặc tính và lợi ích khác nhau đều có thể được sử dụng làm màng này. Bài báo mới đã xem xét cách các vật liệu được tạo ra, đặc điểm vật lý của chúng, đặc tính vận chuyển ion và khả năng tạo ra năng lượng thông qua thẩm thấu của chúng.
"Hiện tại, những màng này được chế tạo bằng cách sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau. Trong số tất cả, vật liệu 2D nổi bật là ứng cử viên hứa hẹn nhất nhờ độ dẫn ion cao, độ bền cơ học cao, khả năng sản xuất quy mô lớn và khả năng được tạo thành Safaei nói.
Thông qua đánh giá này, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ nâng cao nhận thức về sản xuất điện thẩm thấu thông qua vật liệu 2D. "Thông điệp quan trọng nhất mà chúng tôi đưa ra là trước tiên giới thiệu khái niệm chuyển đổi chênh lệch nồng độ muối của nước biển / nước sông thành điện năng cho nhiều đối tượng hơn. Chúng tôi cũng hy vọng sẽ đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu trong lĩnh vực này bằng cách tập trung hơn nữa vào vật liệu 2D, Safaei cho biết là có nhiều hứa hẹn nhất để tạo ra các màng dẫn ion hiệu suất cao.
Trong tương lai, các nhà nghiên cứu đang hy vọng mở rộng khả năng mở rộng của việc tạo ra năng lượng thẩm thấu bằng cách sử dụng vật liệu 2D, nhưng cần phải nghiên cứu thêm. "Vật liệu 2D hiện là lớp vật liệu hứa hẹn nhất có thể tạo ra các thiết bị thực tế chuyển đổi tiềm năng hóa học của nước biển / nước sông thành điện năng. Chúng tôi hình dung rằng việc nghiên cứu sâu hơn về vật liệu 2D sẽ giúp sản xuất điện gradient độ mặn thực tế tiến gần hơn một bước với thực tế. "Safaei nói.
