Осмотические электростанции могут стать рентабельными. Нанотрубки из нитрида бора, пронизывающие мембрану, в тысячи раз увеличивают эффективность добычи осмотической энергии.

Принципиальная схема Осмотический поток через нанотрубку, пронизывающую непроницаемую электроизоляционную мембрану
Исследователи использовали наноманипулятор, чтобы продеть трубку из нитрида бора в отверстие диаметром 150 нм

Два резервуара с водой различной солености могут служить возобновляемым источником энергии, но производительность существующих осмотических установок слишком мала, чтобы такие электростанции были рентабельными. А между тем теоретический предел, который может обеспечить перепад солености в устьях рек нашей планеты, — не менее одного тераватта, что эквивалентно мощности 1000 ядерных реакторов.

Группа ученых из Национального центра научных исследований Франции (CNRS) обнаружила, что осмотический поток через нанотрубки из нитрида бора способен привести к возникновению сильных электрических токов.

Изначально целью исследователей было изучение динамики жидкостей в нанометровом пространстве. Для своих экспериментов они продели нанотрубку сквозь непроницаемую электроизоляционную мембрану с помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа. Электроды, погруженные в жидкость по обе стороны мембраны, позволили измерить возникающий при этом электрический ток.

Разделив таким образом резервуары с соленой и пресной водой, ученые получили значительный электрический ток, обусловленный сильным отрицательным поверхностным зарядом нитрида бора, который притягивал катионы из солевого раствора. Сила тока, проходящего через нанотрубку, составила порядка наноампера — примерно в 1000 раз выше, чем при использовании других известных способов получения осмотической энергии. Экстраполяция результатов на мембраны большей площади дает производительность около 4 000 Вт/м2, что в тысячи раз превышает возможности современных установок и оставляет далеко позади расчетный порог рентабельности (5 Вт/м2).

По пресс-релизу CNRS