Об'єднана група вчених зі Стенфордського університету та Университету штату Пенсільванія сконструювала електрохімічний елемент, здатний ефективно використовувати різницю солоності морської та прісної води як джерело енергії.

У природі така хімічна енергія, що запасається під дією Сонця, яке підтримує водообіг, розсіюється при змішуванні прісної і морської води. Перший проект її використання з’явився у 1954 році, а одну з найбільш перспективних сучасних схем в 2009 році представив італійський дослідник Доріано Броджолі (Doriano Brogioli). Розроблений ним пристрій багато в чому нагадує іоністор з електродами з активованого вугілля.

Реалізувати схему Броджолі на практиці, однак, досить важко, оскільки вона чутлива до домішок і розчиненого кисню. Розглянутий варіант електрохімічної установки таких проблем позбавлений.Роботу нового елемента забезпечують «аніонний» (взаємодіючий з іонами Cl^-) і «катіонний» (Na⁺) електроди. На початку циклу ці електроди, в структуру яких включені відповідні іони, занурені в розчин низької іонної сили — річкову воду. На першому етапі батарея заряджається шляхом витягування іонів Cl^- і Na⁺ з електродів, після чого річкова вода заміняється морською, що супроводжується збільшенням різниці потенціалів між електродами. На третьому кроці батарея розряджається (іони займають свої місця в електродах), а потім прісна вода витісняє морську, завершуючи цикл і знижуючи різницю потенціалів.

Другий і четвертий етапи проходять без виділення та поглинання енергії, тоді як на першій стадії енергія витрачається на «витягування» іонів із кристалічної структури. Третя фаза циклу супроводжується виробітком енергії, причому тут можна отримати певний виграш за рахунок того, що однаковий об'єм заряду виділяється та поглинається на першому та третьому етапах при неоднаковій різниці потенціалів. За розрахунками авторів електростанція, яка функціонує за таким принципом та обробляє річкову воду зі швидкістю в 40 м³/с, могла б видавати до 100 МВт.

Щоб протестувати технологію, вчені створили елемент, що реалізує реакцію.

5Mn₂ + 2Ag + 2NaCl ↔ Na₂Mn₅O₁₀ + 2AgCl

Срібний електрод, відповідно, захоплює аніони хлору, а виготовленй із нанострижнів Na₂Mn₅O₁₀-електрод відповідає за Na⁺.

Пристрій продемонстрував ефективність перетворення енергії в 75% і стабільно та надійно працював із «природними» зразками води. Характеристики установки можна значно поліпшити, підібравши оптимальне розташування електродів.

Важливою перевагою своєї технології американці вважають те, що вона працює і при низькій температурі. Якщо людство повністю освоїть це поновлюване джерело енергії, воно зможе отримувати до 2 ТВт, що становить близько 13% від нинішніх світових потреб в електроенергії.

За матеріалами: science.compulenta.ru