Grafenmembraner kan gøre atomindustrien grønnere

Grafen kunne hjælpe med at reducere energiomkostningerne ved at producere tungt vand og dekontaminering i atomkraftværker med over hundrede gange sammenlignet med nuværende teknologier, Det viser forskning fra University of Manchester.

Den nye udvikling kan føre til en reduktion af CO2-udledningen forbundet med tungtvandsproduktion med op til en million tons hvert år.

At skrive i Nature Communications, et hold fra University of Manchester under ledelse af Dr. Marcelo Lozada-Hidalgo demonstrerede fuldt skalerbare prototyper af grafenmembraner, der er i stand til at producere tungt vand.

Forskningen viser, at grafen-baserede membraner kan gøre produktionen af ​​tungt vand mere effektiv, fører til grønnere og billigere atomkraft.

At producere tungt vand, som atomindustrien har brug for for at generere ren energi, er en dyr proces. På grund af grafens unikke materialeegenskaber har det potentialet til effektivt at adskille subatomare partikler, hvilket gør denne proces mere effektiv og omkostningseffektiv.

At adskille brintisotoper er en enorm opgave for nuklear fission og fremtidige fusionsanlæg. Tusindvis af tons isotopblandinger behandles hvert år. Endnu, at producere kun 1 kg tungt vand bruger nok energi til at drive en gennemsnitlig amerikansk husholdning i et helt år.

Dr. Lozada-Hidalgo, University of Manchester-forsker sagde:"Dette er en afgørende milepæl på vejen til at bringe denne revolutionerende teknologi til industriel anvendelse.

"De potentielle gevinster er høje nok til at retfærdiggøre dens introduktion selv i den meget konservative atomindustri."

Kun sidste år, den samme gruppe forskere fandt ud af, at grafen effektivt kan sigte brintisotoper. Men de industrielle muligheder for denne opdagelse blev ikke analyseret, fordi der ikke var nogen membraner eller fremstillingsmetoder, der var egnede til skalerbar fremstilling på det tidspunkt.

Nu, Manchester-gruppen udviklede fuldt skalerbare prototypemembraner og demonstrerede isotopadskillelsen i pilotskalastudier. De fandt ud af, at den høje effektivitet af separationen ville give mulighed for en betydelig reduktion af inputmængden af ​​rå isotopblandinger, der skal behandles. Dette reducerer både kapitalomkostningerne og energibehovet.

De vurderede, at der ville kræves over hundrede gange mindre energi til at producere tungt vand sammenlignet med konkurrerende teknologier - der forventes endnu større energibesparelser for tritium-dekontaminering.

Sir Andre Geim, tilføjede:"Tritium udledt både fra atomkraftværker og som følge af miljøkatastrofer er en stor global bekymring.

"Vi tror på, at denne teknologi økonomisk kan transformere det miljømæssige fodaftryk af fremtidige atomkraftværker."