Imageselect

Blå energi kan ersätta kärnkraft

En speciell teknik utvinner ren energi genom att utnyttja skillanden i saltinnehållet i flodvatten och havsvatten. Globalt motsvarar teknikens potential elproduktionen från 2 000 kärnkraftverk.

Ingenjörer vid Rutgers University i USA har banat väg för en så kallad blå energi som kan utvinnas på de ställen där flodvatten rinner ut i havet.

Blå energi produceras med hjälp av att positiva natriumjoner vandrar från ett kärl med saltvatten genom ett membran över i ett kärl med sötvatten, samtidigt som membranet håller tillbaka de negativa klorjonerna.

Resultatet är en spänningsskillnad mellan de båda kärlen, som kan utnyttjas genom att man förser dem med elektroder.

Så produceras blå energi:

Havsvattnet är fullt av elektriska laddningar

Salt som är löst i vattnet uppträder som positiva natriumjoner och negativa kloridjoner.

Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Positiva joner vandrar genom nanorör

Membranet är fullt av na­no­rör av bornitrid som endast släpper genom de positiva jonerna.

Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Spänningsskillnaden mellan vätskorna ökar

Skillnaden i laddning mellan vattenbehållarna ökar efterhand som allt fler joner vandrar från saltvattnet till sötvattnet.

Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Kraftverk utvinner elektrisk ström

Spänningsskillnaden mellan de båda behållarna skapar en ström av elektroner som rör sig via elektroder från saltvattnet till sötvattnet. Den elektriska strömmen utvinns i ett kraftverk som skickar ut den i elnätet.

Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Forskare har tidigare skapat membran fyllda med nanorör av bornitrid, som jonerna kunde röra sig genom, men de har inte varit tillräckligt effektiva.

Problemet är att få nanorören att sitta tätt ihop och vinkelrätt mot membranets yta så att tillräckligt många joner kan tränga igenom. Nu har amerikanska ingenjörerna lyckats med uppgiften.

Planen var att göra nanorören magnetiska och sedan använda ett magnetfält för att manipulera dem på plats och få dem att sätta sig fast i den polymerfilm som membranet består av.

Ingenjörerna gav först nanorören en positivt laddad beläggning och badade dem sedan i en lösning med partiklar av järnoxid. Därefter var det möjligt att kontrollera nanorörens orientering i den flytande polymermassan helt exakt.

När massan stelnade hade fors­karna ett 6,5 mikrometer tjockt membran med tio miljoner nanorör per kvadratcentimeter.

© Shutterstock

I de efterföljande testerna visade det sig att membranet producerade fyra gånger så mycket elektricitet som tidigare membran.

Effektiviteten kan troligen förbättras ännu mer, för endast två procent av nanorören var öppna i båda ändar. Forskarna ska därför försöka hitta nya sätt att etsa båda sidorna av membranet så att flera rör öppnas.

Potentialen för blå energi är enorm. Det skulle generera 2,6 terawatt blå elektricitet – motsvarande elproduktionen i 2000 kärnkraftverk –om mötet mellan allt världens flodvatten och havsvatten utnyttjas, .