Nanocrack belægning gør det muligt for membraner at arbejde ved høje temperaturer, miljøer med lav luftfugtighed

(Phys.org) – Et team af forskere med medlemmer fra institutioner i Sydkorea og Australien har udviklet en belægning til membraner, der bruges i brændselsceller og mange andre applikationer, der gør det muligt for den at fortsætte med at præstere på et højt niveau, selv når temperaturer stiger og luftfugtighed falder til niveauer, der normalt får ydeevnen til at lide. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , holdet beskriver deres belægning, hvordan det virker og de forskellige materialer, der kan forbedres gennem brugen af ​​det. Jovan Kamcev og Benny Freeman fra University of Texas i Austin har publiceret en News &Views-artikel i samme tidsskriftsudgave, der beskriver det arbejde, teamet har udført, og de mange måder, hvorpå membranbelægningen er blevet testet med succes.

Membraner er en kritisk del af maskiner, der er afhængige af ionisk eller størrelsesadskillelse - nogle velkendte applikationer er vandfiltreringsbestræbelser, energiproduktion i brændselsceller og flowbatterier og ved omvendt elektrodialyse. Selvom det er nyttigt, membraner har også ry for at være ret skrøbelige, resulterer i dyre reparationer, udskiftning eller ydeevneforringelse. Et sådant eksempel er, at de fleste membraner skal holdes fugtige for at fungere korrekt, som kan blive problematisk i visse miljøer. Vandfiltrering i en varm mellemøstlig ørken, for eksempel, lider, når temperaturen stiger og luftfugtigheden falder. I denne nye indsats, forskerholdet rapporterer, at de har udviklet en belægning til membraner, der fungerer på samme måde som stomatale porer i en kaktusplante - porerne åbner for at tillade at optage kuldioxid i tider med højere luftfugtighed, om natten og derefter lukke igen, når luftfugtigheden falder i løbet af dagens varme.

Membranbelægningen laves ved at lægge et tyndt lag fluorrelateret materiale, der er vandafvisende, over membranen, i et miljø med lav luftfugtighed - under forhold med høj luftfugtighed, der opstår nanorevner i materialet, lader vandet i luften passere igennem til membranen nedenfor. Men, når temperaturerne stiger og luftfugtigheden falder, materialet strammer, at lukke hullerne, hvor revnerne findes, forhindrer vandet i membranen i at fordampe. Kamcev og Benny Freeman rapporterer, at belægningen er blevet testet med succes på en lang række applikationer under forskellige miljøforhold, og at indtil videre, det har vist sig at være i stand til at beskytte sarte membraner i svære miljøer, giver mulighed for deres anvendelse i et meget bredere område til applikationer.

© 2016 Phys.org