doi.org/10.1021/acsnano.4c01989
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#Energia
Pesquisadores da Universidade de Osaka demonstraram como controlar o fluxo de íons através de uma membrana nanoporosa aplicando voltagem a um eletrodo de porta, potencialmente avançando a coleta de energia azul sustentável
A energia azul oferece uma alternativa sustentável promissora aos combustíveis fósseis ao aproveitar a energia gerada quando íons em uma solução salina se movem de áreas de alta concentração para baixa concentração. Pesquisadores da Universidade de Osaka exploraram como a aplicação de voltagem afeta o movimento de íons através de uma membrana de nanoporos, alcançando melhor controle sobre o processo.
Em um estudo publicado recentemente na ACS Nano, os pesquisadores analisaram a adaptação do fluxo de íons através da matriz de nanoporos que compõem sua membrana e como esse controle poderia tornar a aplicação da tecnologia em larga escala uma realidade.
Se as membranas forem feitas de um material carregado, os nanoporos podem fazer com que uma corrente flua através delas atraindo íons de solução com carga oposta. Os íons com a mesma carga podem então se mover através do poro gerando a corrente. Isso significa que o material do poro é muito importante e escolhê-lo tem sido o meio de controlar o fluxo e a corrente até o momento.
No entanto, produzir exatamente as mesmas estruturas de poros em uma variedade de materiais diferentes para entender seus desempenhos comparativos é desafiador. Os pesquisadores, portanto, decidiram investigar outra maneira de adaptar o fluxo de íons através das membranas de nanoporos.
Aplicação de voltagem e seus efeitos:
Em vez de simplesmente usar a carga superficial básica de nossa membrana para ditar o fluxo, observamos o que acontece quando as voltagens são aplicadas, – explica o autor principal do estudo, Makusu Tsutsui. Usamos um eletrodo de porta embutido na membrana para controlar o campo por meio de voltagem de forma semelhante a como os transistores semicondutores funcionam em circuitos convencionais. –
Os pesquisadores descobriram que sem voltagem aplicada não havia carga gerada pelo fluxo de cátions íons carregados positivamente porque eles eram atraídos para a superfície da membrana carregada negativamente.
No entanto, se voltagens diferentes fossem aplicadas, esse desempenho poderia ser ajustado para permitir que os cátions fluíssem, até mesmo fornecendo seletividade completa para cátions. Isso levou a um aumento de seis vezes na eficiência energética osmótica.
Ao aumentar a densidade de carga na superfície dos nanoporos que compõem a membrana, alcançamos uma densidade de potência de 15 W/m2, – diz o autor sênior Tomoji Kawai. Isso é muito encorajador em termos de progresso da tecnologia. –
As descobertas do estudo revelam o potencial para dimensionar membranas nanoporo para aplicação diária. Espera-se que os geradores de energia osmótica nanoporo forneçam um meio de trazer energia azul para o mainstream para um futuro energético mais sustentável.
Publicado em 22/08/2024 21h21
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