I ricercatori della McGill University hanno dimostrato una tecnica che potrebbe consentire la produzione di robusti, membrane ad alte prestazioni per sfruttare un'abbondante fonte di energia rinnovabile.

Energia blu, detta anche energia osmotica, sfrutta l'energia rilasciata naturalmente quando due soluzioni di diversa salinità si mescolano, condizioni che si verificano in innumerevoli luoghi in tutto il mondo dove si incontrano acqua dolce e salata.

La chiave per catturare l'energia blu risiede nelle membrane selettivamente permeabili, che consentono il passaggio di un solo costituente di una soluzione di acqua salata, le molecole d'acqua o gli ioni di sale disciolti, ma non l'altro.

Un problema di scala

Ad oggi, progetti di energia blu su larga scala come la centrale elettrica Statkraft in Norvegia sono stati ostacolati dalla scarsa efficienza della tecnologia a membrana esistente. In laboratorio, i ricercatori hanno sviluppato membrane da nanomateriali esotici che hanno mostrato grandi promesse in termini di quantità di energia che possono generare rispetto alle loro dimensioni. Ma rimane una sfida trasformare questi materiali incredibilmente sottili in componenti sufficientemente grandi e resistenti da soddisfare le esigenze delle applicazioni del mondo reale.

Nei risultati recentemente pubblicati in Nano lettere , un team di fisici McGill ha dimostrato una tecnica che potrebbe aprire la strada al superamento di questa sfida.

"Nel nostro progetto, abbiamo mirato a rimediare al problema di fragilità meccanica intrinseca sfruttando l'eccezionale selettività dei nanomateriali 2D sottili fabbricando una membrana ibrida composta da monostrati di nitruro di boro esagonale (hBN) supportati da membrane di nitruro di silicio, " ha spiegato l'autore principale Khadija Yazda, un ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Fisica della McGill.

Lo strumento creato da McGill facilita la ricerca

Per ottenere la caratteristica desiderata di permeabilità selettiva, Yazda e i suoi colleghi hanno utilizzato una tecnica sviluppata alla McGill chiamata TCLB (punta-controllata) per "trapanare" più fori microscopici, o nanopori, nella loro membrana. In anticipo sulla ricerca precedente che si è concentrata su prototipi sperimentali con un singolo nanoporo, il team McGill è stato in grado di sfruttare la velocità e la precisione di TCLB per preparare e studiare membrane con più nanopori in varie configurazioni di dimensione dei pori, numero e spaziatura.

"I nostri esperimenti sull'interazione poro-poro in array di nanopori mostrano che la selettività della membrana ottimale e la densità di potenza complessiva si ottengono con una spaziatura dei pori che bilancia la necessità di un'elevata densità dei pori mantenendo un'ampia estensione di superficie carica (≥ 500 nm) che circonda ciascun poro , " Ha detto Yazda.

Avendo prodotto con successo un array di 20 x 20 pori su una superficie della membrana di 40 µm², i ricercatori affermano che la tecnica TCLB potrebbe essere utilizzata per produrre array molto più grandi.

"Un passo successivo naturale per questa ricerca è provare a potenziare questo approccio non solo per le centrali elettriche su larga scala, ma anche per i generatori di nano o microenergia, " Ha detto Yazda.