Ученые создали «скользкие» нанопоры для усиления «голубой энергии»

Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) совершили прорыв в области «голубой энергии» — технологии получения электричества при смешивании соленой и пресной воды. Их разработка может значительно повысить эффективность этого возобновляемого источника.

Ключевая проблема существующих систем — компромисс между скоростью прохождения ионов через мембрану и их способностью эффективно разделять заряды. Ученые из Лаборатории наномасштабной биологии (LBEN) под руководством Александры Раденович нашли решение, покрыв нанопоры в мембране липидными бислоями — структурами, аналогичными клеточным мембранам.

«Наша работа объединяет сильные стороны двух основных подходов к сбору осмотической энергии: полимерных мембран, которые вдохновили нашу высокопористую архитектуру, и нанофлюидных устройств, которые мы используем для создания высокозаряженных нанопор», — говорит Раденович.

Это покрытие создает эффект «гидратационной смазки»: гидрофильные головки липидов притягивают тончайший слой воды, который уменьшает трение и позволяет ионам проходить через поры гораздо легче.

В испытаниях мембрана с 1000 таких липидно-покрытых нанопор, работающая в условиях, имитирующих смешение речной и морской воды, показала плотность мощности около 15 Вт на квадратный метр. Это в 2-3 раза выше, чем у современных технологий на основе полимерных мембран.

«Показав, как точный контроль над геометрией нанопор и свойствами поверхности может фундаментально изменить транспорт ионов, наше исследование выводит изучение голубой энергии за рамки тестирования производительности в настоящую эпоху проектирования», — отмечает исследователь LBEN Цзу-Хэн Чен.

По словам первого автора работы Юньфэя Тэна, стратегия «гидратационной смазки» может найти применение и за пределами осмотических энергосистем.

ИИ: Это важный шаг к практическому использованию «голубой энергии». Технология, позволяющая эффективно генерировать электричество в устьях рек, может стать стабильным дополнением к другим возобновляемым источникам, особенно в прибрежных регионах.