Ingenieurs van de Rutgers University in de VS hebben de weg gebaand om blauwe energie, die wordt gewonnen op plekken waar zoet water in zee stroomt, rendabeler te maken.
De energie wordt opgewekt door positieve natriumionen vanuit een zoutwatervat naar een zoetwatervat te laten gaan, terwijl een membraan de negatieve chloorionen tegenhoudt.
Zo ontstaat er een spanningsverschil tussen beide vaten, die kan worden benut door ze met elektroden te verbinden.
Zo wordt blauwe energie opgewekt:
Zeewater zit vol met elektrische ladingen
Als zout oplost in water, krijg je positieve natriumionen en negatieve chloorionen.
Positieve ionen gaan door nanobuisjes heen
Het membraan bevat nanobuisjes van boornitride, die alleen de positieve ionen doorlaten.
Spanningsverschil tussen vaten stijgt
Naarmate meer positieve ionen van het zoute naar het zoete water gaan, stijgt het verschil in lading tussen beide watervaten.
Energiecentrale oogst de elektrische stroom
Het spanningsverschil tussen de twee vaten creëert een stroom van elektronen die via elektroden van het zoute naar het zoete water gaan. Die elektrische stroom kan via een energiecentrale worden verspreid.
Er bestonden al membranen die waren gevuld met nanobuisjes van boornitride, maar die waren niet effectief genoeg.
Het bleek lastig om de nanobuisjes zo dicht op elkaar te krijgen en zo te richten dat er genoeg ionen doorheen konden gaan. Daar zijn de Amerikaanse ingenieurs nu wel in geslaagd.
Zij maakten de nanobuisjes magnetisch en gebruikten vervolgens een magneetveld dat ze naar hun plek dirigeert en ervoor zorgt dat ze onder de juiste hoek terechtkomen in de polymeerfolie waaruit het membraan bestaat.
De onderzoekers gaven de nanobuisjes eerst een positief geladen coating en legden ze toen in een bad met een oplossing met ijzeroxidedeeltjes.
Dat maakte het mogelijk om de nanobuisjes heel precies te oriënteren in de vloeibare polymeermassa. Toen de massa was gestold, bleef er een 6,5 micrometer dik membraan over met 10 miljoen nanobuisjes per vierkante centimeter.
Tests wezen uit dat met het membraan vier keer zo veel elektriciteit kan worden opgewekt als met eerdere membranen.
Waarschijnlijk kan de efficiëntie nog worden verhoogd, omdat maar twee procent van de buisjes aan beide kanten van het membraan open was. De onderzoekers proberen nu het aantal open poriën in de folie te vergroten.
Het potentieel van blauwe energie is enorm. Als alle plekken waar rivieren in zee stromen worden benut, wordt er 2,6 terawatt blauwe stroom gegenereerd – ofwel het vermogen van 2000 kerncentrales.