Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Màng cacbon mới sản xuất điện năng hiệu quả hơn (16/03/2020)

Các nhà hóa học tại trường Đại học Leiden đã tạo ra lớp màng siêu mỏng mới chỉ dày một phân tử. Màng này có thể sản xuất điện năng từ nước biển nhiều gấp một trăm lần so với màng tốt nhất được sử dụng hiện nay. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology.

Ảnh: Xue Liu

Mỏng và xốp

Khi nước ngọt và nước mặn gặp nhau, hiện tượng trao đổi giữa muối và các hạt khác diễn ra. Màng được đặt trong nước có thể khai thác năng lượng từ các hạt di chuyển từ mặt này sang mặt bên kia. Quá trình tương tự cũng có thể được sử dụng để khử muối trong nước biển. Các nhà hóa học tại trường Đại học Leiden đã phát triển được loại màng mới sản xuất nhiều điện năng gấp một trăm lần so với màng truyền thống và mẫu màng đã được đề cập trong tài liệu khoa học

Mức năng lượng được tạo ra phụ thuộc vào độ dày và độ xốp của màng. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra lớp màng từ cacbon vừa xốp lại vừa mỏng. Đó là lý do nó có thể sản xuất nhiều năng lượng hơn các màng hiện có xốp hoặc mỏng, mà không phải có cả hai đặc tính này.

Để tạo ra màng mới, nhóm nghiên cứu đã trải khối lượng lớn phân tử dầu trên mặt nước. Sau đó, những khối phân tử cấu thành này tự tạo thành một màng mỏng. Thông qua làm nóng màng, các phân tử được cố định tại chỗ, tạo ra lớp màng xốp và ổn định. Theo Xue Liu, đồng tác giả nghiên cứu, màng có thể được điều chỉnh cho các yêu cầu cụ thể. Màng chỉ dày hai nanomet và có thể thấm vào các ion kali. Có thể thay đổi tính chất của màng bằng cách sử dụng một khối phân tử cấu thành khác. Theo đó, có thể điều chỉnh nó cho phù hợp với mọi nhu cầu.

Graphene

Màng cacbon mới tương tự như graphene, màng phẳng lớn được tạo thành chỉ từ các nguyên tử cacbon. Nhưng theo Grégory Schneider, đồng tác giả nghiên cứu, màng mới thuộc loại hoàn toàn khác. Khi tạo màng, nhiều nhà nghiên cứu bắt đầu với graphene, rất mỏng, nhưng không xốp. Sau đó, họ cố gắng đục lỗ trên đó để màng dễ thấm hơn. Nhưng nhóm nghiên cứu đã làm ngược lại bằng cách lắp ráp các phân tử nhỏ và tạo nên một màng xốp lớn hơn từ các phân tử đó. So với graphene, màng xốp chứa những điểm không hoàn hảo, nhưng mang lại cho nó tính chất đặc biệt.

Schneider cho rằng: Phần lớn nghiên cứu trong lĩnh vực này tập trung tạo ra các chất xúc tác hiệu quả hơn. Phát hiện này mở ra những khả năng hoàn toàn mới cho việc sản xuất điện, khử muối và chế tạo pin nhiên liệu hiệu quả hơn nhiều.

Nguồn: N.P.D (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 16/3/2020