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Generare energia dove si incontrano acqua di mare e acqua di fiume

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I ricercatori hanno esaminato i diversi tipi di materiali che possono essere utilizzati nella produzione di energia osmotica. Credito: Nano Research Energy, Tsinghua University Press

Gli scienziati sanno sin dagli anni ’50 che è teoricamente possibile generare elettricità attraverso il movimento dell’acqua in luoghi in cui l’acqua di mare e l’acqua di fiume si incontrano. Questo tipo di tecnologia è chiamata generazione di energia osmotica o energia blu. Sebbene siano stati costruiti prototipi di questa tecnologia, la ricerca è ancora in corso per dimostrare che questa tecnologia è scalabile e affidabile.

In una rassegna della letteratura pubblicata il 28 maggio a Nano energia di ricercai ricercatori hanno esaminato i diversi tipi di materiali che possono essere utilizzati nella produzione di energia osmotica.

“Ci sono diversi luoghi sulla terra in cui l’acqua di mare e l’acqua di fiume si mescolano naturalmente. L’acqua di mare contiene ioni caricati positivamente come ioni sodio e ioni caricati negativamente come ioni cloruro. Utilizzo di membrane cariche elettrostaticamente che sono selettive per una specie di ioni mentre bloccano l’altro può generare elettricità che può alimentare dispositivi elettronici o essere immagazzinata in batterie”, ha affermato l’autore del documento Javad Safaei, ricercatore presso il Center for Clean Energy Technology presso l’Università di Tecnologia di Sydney, in Australia.

La produzione di energia osmotica è promettente come alternativa ai combustibili fossili per diversi motivi. L’acqua salata è prontamente disponibile, il principale prodotto di scarto di questa tecnica è l’acqua salmastra e, a differenza dell’energia eolica e solare, l’elettricità prodotta con questo metodo non è intermittente. La ricerca suggerisce che circa un terawatt, o un trilione di watt, potrebbe essere prodotto con questo metodo ogni anno. Questo è in confronto alla produzione solare globale (710 gigawatt) e alla produzione di energia eolica (730 gigawatt), a partire dal 2020.

Poiché la ricerca si sta muovendo a un ritmo così veloce, questa revisione della letteratura ha confrontato i diversi tipi di materiali 2D che sono stati studiati per l’uso nella generazione di energia osmotica. Per generare elettricità, l’acqua dovrà passare attraverso una membrana. Se ci sono due camere d’acqua con salinità diversa, l’acqua salata si muoverà attraverso la membrana nella camera con meno acqua salata. Come questa membrana possono essere utilizzati diversi tipi di materiali con diverse proprietà e vantaggi. Il nuovo documento di revisione ha esaminato il modo in cui sono stati realizzati i materiali, le loro caratteristiche fisiche, le proprietà di trasporto degli ioni e la loro capacità di generare energia attraverso l’osmosi.

“Attualmente, queste membrane sono realizzate utilizzando una varietà di materiali. Tra tutti, i materiali 2D si distinguono come i candidati più promettenti grazie alle loro elevate conducibilità ioniche, elevata resistenza meccanica, capacità di produzione su larga scala e capacità di essere formati in strati ultrasottili Inoltre, diverse nanostrutture con prestazioni migliorate possono essere fabbricate utilizzando l’ibrido di materiali 2D con altri nanomateriali”, ha affermato Safaei.

Attraverso questa recensione, i ricercatori sperano di aumentare la consapevolezza sulla generazione di energia osmotica attraverso materiali 2D. “Il messaggio più importante che abbiamo è di introdurre innanzitutto il concetto di convertire la differenza di concentrazione di sale dell’acqua di mare/di fiume in elettricità a un pubblico più ampio. Speriamo anche di accelerare i progressi della ricerca in questo campo specificando ulteriormente l’attenzione sui materiali 2D, che sono le più promettenti per la realizzazione di membrane conduttrici di ioni ad alte prestazioni”, ha affermato Safaei.

Guardando al futuro, i ricercatori sperano di espandere la scalabilità della generazione di energia osmotica utilizzando materiali 2D, ma sono necessarie ulteriori ricerche. “I materiali 2D sono attualmente le classi di materiali più promettenti in grado di realizzare dispositivi pratici che convertono i potenziali chimici dell’acqua di mare/di fiume in elettricità. Prevediamo che ulteriori ricerche sui materiali 2D rendano la produzione di energia pratica con gradiente di salinità un passo più vicino alla realtà, disse Safaei.


Fornito da Tsinghua University Press

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