A energia azul tem o potencial de fornecer uma alternativa sustentável aos combustíveis fósseis. Em termos simples, envolve aproveitar a energia produzida quando os íons em uma solução salina passam de concentrações altas para baixas.



Uma equipe que inclui pesquisadores da Universidade de Osaka investigou o efeito da voltagem na passagem de íons através de uma membrana nanoporosa para demonstrar maior controle do processo.

Em um estudo publicado recentemente no ACS Nano os pesquisadores analisaram como adaptar o fluxo de íons através do conjunto de nanoporos que compõem sua membrana e como esse controle poderia tornar realidade a aplicação da tecnologia em larga escala.

Se as membranas forem feitas de um material carregado, os nanoporos podem fazer com que uma corrente flua através deles, atraindo íons de solução com carga oposta. Os íons com a mesma carga podem então se mover através do poro gerando a corrente. Isso significa que o material dos poros é muito importante e escolhê-lo tem sido o meio de controlar o fluxo e a corrente até o momento.

No entanto, produzir exatamente as mesmas estruturas de poros em uma variedade de materiais diferentes para compreender seus desempenhos comparativos é um desafio. Os pesquisadores decidiram, portanto, investigar outra maneira de adaptar o fluxo de íons através das membranas nanoporosas.

“Em vez de simplesmente usar a carga superficial básica da nossa membrana para ditar o fluxo, analisamos o que acontece quando as tensões são aplicadas”, explica o principal autor do estudo, Makusu Tsutsui. "Usamos um eletrodo de porta embutido na membrana para controlar o campo através da tensão, de maneira semelhante à forma como os transistores semicondutores funcionam em circuitos convencionais."

Os pesquisadores descobriram que, sem aplicação de voltagem, não havia carga gerada pelo fluxo de cátions – íons carregados positivamente – porque eles eram atraídos pela superfície da membrana carregada negativamente.

No entanto, se diferentes voltagens fossem aplicadas, esse desempenho poderia ser ajustado para permitir o fluxo de cátions, proporcionando até mesmo seletividade completa para cátions. Isso levou a um aumento de seis vezes na eficiência energética osmótica.

"Ao aumentar a densidade de carga na superfície dos nanoporos que compõem a membrana, alcançamos uma densidade de potência de 15 W/m ² ”, diz o autor sênior Tomoji Kawai. “Isso é muito encorajador em termos de progresso da tecnologia.”

Os resultados do estudo revelam o potencial de dimensionamento de membranas nanoporosas para aplicação diária. Espera-se que os geradores de energia osmótica nanoporos forneçam um meio de trazer a energia azul para o mainstream para um futuro energético mais sustentável.