Ny kulstofmembran genererer hundrede gange mere strøm

Leidenske kemikere har skabt en ny ultratynd membran, der kun er et molekyle tyk. Membranen kan producere hundrede gange mere strøm fra havvand end de bedste membraner, der bruges i dag. Forskerne har offentliggjort deres resultater i Natur nanoteknologi .

Tynd og porøs

Når ferskvand og saltvand mødes, en udveksling af salt og andre partikler finder sted. En membran placeret i vand er i stand til at udnytte energi fra partikler, der bevæger sig fra den ene side til den anden. En lignende proces kan også bruges til at afsalte havvand. Leidenske kemikere har udviklet en ny membran, der kan producere hundrede gange mere energi end klassiske membraner og kendte prototypemembraner i videnskabelig litteratur.

Hvor meget strøm der genereres afhænger af membranens tykkelse og hvor porøs den er. Forskere var i stand til at skabe en kulstofbaseret membran, der er både porøs og tynd. Det er derfor, det kan producere mere energi end nuværende membraner, som enten er porøse eller tynde, men ikke begge dele.

For at skabe denne nye membran, Xue Liu og Grégory Schneider spredte et stort antal olieagtige molekyler på en vandoverflade. Disse molekylære byggesten danner derefter en tynd film på egen hånd. Ved at opvarme filmen, molekylerne er låst på plads, skabe en stabil og porøs membran. Ifølge Xue Liu, membranen kan tilpasses til specifikke krav. Liu:"Membranen, vi har skabt, er kun to nanometer tyk og permeabel for kaliumioner. Vi kan ændre membranens egenskaber ved at bruge en anden molekylær byggesten. På den måde kan vi tilpasse den, så den passer til ethvert behov."

Grafen

Den nye kulstofmembran ligner grafen, en stor flad membran, der kun består af kulstofatomer. Men ifølge Grégory Schneider, denne nye membran er i en helt anden kategori. Schneider:"Når man laver en membran, mange forskere starter med grafen, som er meget tynd, men ikke porøs. De forsøger derefter at slå huller i den for at gøre den mere permeabel. Vi har gjort det omvendte ved at samle små molekyler og bygge en større porøs membran ud fra disse molekyler. Sammenlignet med grafen, den indeholder ufuldkommenheder, men det er det, der giver den dens særlige egenskaber."

Denne nye membran kombinerer det bedste fra begge verdener. Schneider:"Meget af forskningen på dette område var fokuseret på at skabe bedre katalysatorer, membraner var noget af en blindgyde. Denne nye opdagelse åbner helt nye muligheder for elproduktion, afsaltning og til at bygge meget mere effektive brændselsceller."