Investigadores de la Universidad McGill han demostrado una técnica que podría permitir la producción de membranas de alto rendimiento para aprovechar una abundante fuente de energía renovable.

Energía azul también conocida como energía osmótica, capitaliza la energía liberada naturalmente cuando se mezclan dos soluciones de diferentes salinidades, condiciones que ocurren en innumerables lugares alrededor del mundo donde se encuentran el agua dulce y salada.

La clave para capturar la energía azul radica en membranas selectivamente permeables, que permiten que pase solo un componente de una solución de agua salada, ya sea las moléculas de agua o los iones de sal disueltos, pero no el otro.

Un problema de escala

Hasta la fecha, Los proyectos de energía azul a gran escala, como la planta de energía Statkraft de Noruega, se han visto obstaculizados por la escasa eficiencia de la tecnología de membranas existente. En el laboratorio, Los investigadores han desarrollado membranas a partir de nanomateriales exóticos que se han mostrado muy prometedores en términos de la cantidad de energía que pueden generar en relación con su tamaño. Pero sigue siendo un desafío convertir estos materiales extremadamente delgados en componentes que sean lo suficientemente grandes y resistentes para satisfacer las demandas de las aplicaciones del mundo real.

En los resultados publicados recientemente en Nano letras , un equipo de físicos de McGill ha demostrado una técnica que puede abrir el camino para superar este desafío.

"En nuestro proyecto, Nuestro objetivo era remediar el problema de fragilidad mecánica inherente mientras explotábamos la selectividad excepcional de los nanomateriales 2D delgados mediante la fabricación de una membrana híbrida hecha de monocapas hexagonales de nitruro de boro (hBN) soportadas por membranas de nitruro de silicio. "explicó el autor principal Khadija Yazda, investigador postdoctoral en el Departamento de Física de McGill.

La herramienta hecha por McGill facilita la investigación

Para lograr la característica deseada de permeabilidad selectiva, Yazda y sus colegas utilizaron una técnica desarrollada en McGill llamada ruptura local controlada por puntas (TCLB) para "perforar" múltiples orificios microscópicos, o nanoporos, en su membrana. En un avance de la investigación anterior que se centró en prototipos experimentales con un solo nanoporo, el equipo de McGill pudo aprovechar la velocidad y precisión de TCLB para preparar e investigar membranas con múltiples nanoporos en varias configuraciones de tamaño de poro, número y espaciado.

"Nuestros experimentos sobre la interacción poro-poro en matrices de nanoporos muestran que la selectividad de membrana óptima y la densidad de potencia general se obtienen con un espaciado de poros que equilibra la necesidad de una alta densidad de poros mientras se mantiene una gran extensión de superficie cargada (≥ 500 nm) alrededor de cada poro. , "Dijo Yazda.

Habiendo producido con éxito una matriz de 20 por 20 poros en una superficie de membrana de 40µm² de tamaño, los investigadores dicen que la técnica TCLB podría usarse para producir matrices mucho más grandes.

"Un siguiente paso natural para esta investigación es intentar ampliar este enfoque no solo para centrales eléctricas a gran escala, sino también en generadores de energía nano o micro, "Dijo Yazda.