Leidens kemister har skapat ett nytt ultratunt membran som bara är en molekyl tjockt. Membranet kan producera hundra gånger mer kraft från havsvatten än de bästa membranen som används idag. Forskarna har publicerat sina resultat i Naturnanoteknik .

Tunt och poröst

När sött och saltvatten möts, ett utbyte av salt och andra partiklar sker. Ett membran placerat i vatten kan utnyttja energi från partiklar som rör sig från ena sidan till den andra. En liknande process kan också användas för att avsalta havsvatten. Leidens kemister har utvecklat ett nytt membran som kan producera hundra gånger mer energi än klassiska membran och kända prototypmembran i vetenskaplig litteratur.

Hur mycket kraft som genereras beror på tjockleken på membranet och hur porös det är. Forskare kunde skapa ett kolbaserat membran som är både poröst och tunt. Det är därför det kan producera mer energi än nuvarande membran, som är antingen porösa eller tunna, men inte båda.

För att skapa detta nya membran, Xue Liu och Grégory Schneider sprider ett stort antal oljiga molekyler på en vattenyta. Dessa molekylära byggstenar bildar sedan en tunn film på egen hand. Genom att värma upp filmen, molekylerna är låsta på plats, skapa ett stabilt och poröst membran. Enligt Xue Liu, membranet kan anpassas för specifika krav. Liu:"Membranet vi har skapat är bara två nanometer tjockt och genomträngligt för kaliumjoner. Vi kan ändra membranets egenskaper genom att använda ett annat molekylärt byggstenar. På så sätt kan vi anpassa det för att passa alla behov."

Grafen

Det nya kolmembranet liknar grafen, ett stort plant membran som endast består av kolatomer. Men enligt Grégory Schneider, detta nya membran är i en helt annan kategori. Schneider:"När du gör ett membran, många forskare börjar med grafen, som är väldigt tunn, men inte porös. De försöker sedan slå hål i den för att göra mer genomsläpplig. Vi har gjort det omvända genom att sätta ihop små molekyler och bygga ett större poröst membran från dessa molekyler. Jämfört med grafen, den innehåller brister, men det är det som ger den dess speciella egenskaper. "

Detta nya membran kombinerar det bästa från två världar. Schneider:"Mycket av forskningen inom detta område var inriktad på att skapa bättre katalysatorer, membran var något av en återvändsgränd. Denna nya upptäckt öppnar upp helt nya möjligheter för kraftproduktion, avsaltning och för att bygga mycket effektivare bränsleceller. "