Устройство способно превратить 35,7% химической энергии, хранящейся в соленой воде, в пригодное для использования электричество. Это такой же эффективный источник электроэнергии, как ветровые турбины, и эффективнее, чем большинство солнечных батарей, сообщают ученые в Science Advances.
Природа любит баланс и стремится уравновесить непропорциональные части системы. Примером этому может послужить такой процесс, как осмос. Если в одной части системы раствор содержит больше каких-то элементов и веществ, чем в другой, то в первую поступает растворитель (как правило, вода), чтобы уравнять концентрацию веществ с обеих сторон. Здесь есть две особенности: процесс проходит в одностороннем порядке и способствует этому естественная мембрна, которая пропускает растворитель. Осмос помогает, например, растениям впитывать влагу: корни «собирают» ее, а клетки растения не выпускают обратно.
Этот же процесс используют ученые для создания скоростной линии электросети, которая получает ток из соленой воды. Когда ионная решетка солей, состоящая из пучков положительно и отрицательно заряженных частиц, растворяется в воде, пучки разрываются, оставляя частицы свободными для участия в осмосе. Если между соленой и пресной водой расположить заряженные тонкие мембраны, то частицы будут перетекать с одной стороны на другую, уравновешивая количество положительных и отрицательных зарядов. Благодаря этому возникает электрический ток. Мембраны для такого процесса уже используются, но они дорогостоящие и с течением времени имеют тенденцию к протеканию. Это позволяет частицам пройти обратно в неправильном направлении, уменьшая количество электричества, которое они могут произвести.
Исследователи из Китая создали новую, двухслойную мембрану, которая обладает разными свойствами с обеих сторон: начиная от размера пор до заряда самой мембраны. Каждый слой пропускает частицы с определенным зарядом. Это стимулирует постоянный поток заряженных частиц с одной стороны на другую, не позволяя им дрейфовать назад в неправильном направлении. Новые мембраны были названы в честь двуликого Януса, древнеримского бога дверей, входов и выходов.
[Изображение: Science]
