Suolasta kilpailija ydinvoimalle
Paikoissa, missä joet laskevat meriin, voidaan tuottaa niin sanottua sinistä energiaa. Sen hyödyntäminen perustuu veden suolapitoisuuden eroihin.
Rutgers-yliopistossa Yhdysvalloissa tehty keksintö tehostaa tämän energianlähteen hyödyntämistä.
Sinistä sähköä syntyy, kun suolaveden positiiviset natriumionit kulkevat kalvon läpi suolattomaan veteen samalla, kun puoliläpäisevä kalvo pitää suolan kloori-ionit suolaveden puolella.
Tällöin suolaisen ja makean veden puolten välille syntyy jännite-ero, joka voidaan hyödyntää yhdistämällä puolet elektrodeilla.
Näin tuotetaan sinistä energiaa:
Merivesi on täynnä sähköisiä ioneja
Meriveteen liuennut suola koostuu positiivisista natriumioneista ja negatiivisista kloori-ioneista.
Positiiviset ionit läpäisevät kalvon
Kalvossa olevat boorinitriittiset nanoputket päästävät läpi vain positiiviset natriumionit.
Jännite-ero puolten välillä kasvaa
Sitä mukaa kuin natriumioneja kulkee suolaisesta makeaan veteen, vesisäiliön puolten välinen jännite-ero kasvaa.
Jännite-ero muuttuu sähkövirraksI
Kun vesisäiliön puoliskot yhdistetään elektrodeilla voimalan kautta toisiinsa, syntyy elektronivirta. Voimala ottaa sen talteen sähkövirtana, joka johdetaan sähköverkkoon.
Tähän asti tutkijat ovat käyttäneet kalvoja, joissa on boorinitriitistä tehtyjä nanoputkia, mutta ne eivät ole olleet kyllin tehokkaita.
Vaikeutena on ollut tehdä kalvoon nanoputkia tarpeeksi tiheään ja saada ne kohtisuoraan kalvon pintaan nähden niin, että riittävän paljon ioneja pääsee kalvosta läpi. Nyt yhdysvaltalaistutkijat näyttävät ratkaisseen tämän ongelman.
Ratkaisu oli tehdä nanoputkista magneettisia. Sen jälkeen ne voidaan magneettikentän avulla asentaa oikeaan kohtaan ja oikeaan suuntaan kalvon polymeerialustassa.
Nanoputket päällystettiin positiivisesti varautuneella kerroksella ja kylvetettiin rautaoksidihiukkasia sisältävässä liuoksessa.
Tämän jälkeen oli mahdollista ohjata magneetilla nanoputkien asettumista paikoilleen sulassa polymeerimassassa. Kun massa jähmettyi, saatiin 0,0065 millimetrin paksuinen kalvo, jossa on 10 miljoonaa nanoputkea neliösenttimetriä kohti.
Joka vuosi meriin virtaa 37 000 km3 jokivettä. Makean veden ja suolaveden kohdatessa, kuten tässä Guinea-Bissaussa Länsi-Afrikassa, voidaan hyödyntää sinistä energiaa.
Testeissä uudella kalvolla on saatu nelinkertaistettua sähkön tuotanto.
Tehoa voidaan lisätä vielä paljon, sillä nyt vain kaksi prosenttia nanoputkista on auki molemmista päistään.
Jos sinistä energiaa tuotettaisiin kaikkien jokien suistoissa, sähköntuotannon teho voisi olla 2,6 terawattia. Se vastaa 2 000:ta ydinvoimalaa.
