Jõeveest ja mereveest saab toota elektrit

Tagasi

Edasi

Amazonase jõgi

Foto: Wikipedia

Stanfordi ülikooli teadlased lõid aku, mis kasutab elektri tootmiseks ära magevee ja merevee soolasisalduse erinevust.

Uurimisrühma juhtinud Stanfordi ülikooli inseneriteaduse ja materjaliteaduste professori Yi Cui sõnul on sellist akut potentsiaalselt võimalik kasutada kõikides paikades, kus magevesi merre voolab, näiteks jõesuudmetes.

Piiravaks teguriks on vaid magevee kogus. Merevett on piiramatult, kuid kahjuks ei saa sama öelda magevee kohta.

Aku potentsiaalse elektritootmisvõimsuse leidmiseks arvutas rühm välja, et kui kasutusele võtta kõik maailma jõed, suudaks need akud toota aastas umbes 2 teravatti elektrit, mis moodustab tänasest maailma elektritarbimisest umbes 13 protsenti.

Aku ülesehitus on lihtne. See koosneb kahest elektriliselt laetud osakesi ehk ioone sisaldavasse vedelikku kastetud elektroodist (üks on positiivne ja teine negatiivne).

Vees on ioonideks naatrium ja kloor, mis on tavalise söögisoola koostisosad. Algselt täidetakse aku mageveega ning selle laadimiseks rakendatakse nõrka elektrivoolu. Seejärel lastakse mageveel välja valguda ning asendatakse mereveega.

Kuna merevesi on soolane ja sisaldab mageveest 60 kuni 100 korda rohkem ioone, suurendab see kahe elektroodi vahelist elektrilist potentsiaali ehk pinget. See võimaldab saada palju rohkem elektrit, kui kulus aku laadimiseks.

Cui sõnul sõltub pinge tõepoolest naatriumi ja kloori ioonide kontsentratsioonist.

Kui aku madala pingega täis laadida magevees ning kõrge pingega tühjaks laadida merevees, saame rohkem energiat, kui alguses laadimiseks kulutame.

Tühjakslaadimise lõppedes lastakse mereveel välja valguda ja see asendatakse mageveega ning tsükkel algab otsast peale.

Ajakirjas Nano Letters avaldatud uuringu juhtiva autori Cui sõnul on võtmekohaks akus oleva elektrolüüdi vahetamise vajadus.

Laboratoorsetes eksperimentides kasutas Cui juhitud teadlasterühm California ranniku lähedalt Vaiksest ookeanist kogutud merevett ning Sierra Nevadas asuva Donneri järve magevett.

Nad saavutasid akus oleva potentsiaalse energia elektrivooluks muutmisel 74 protsendilise kasuteguri, kuid Cui arvab, et lihtsate täiustuste abil saab tõsta aku kasuteguri 85 protsendini.

Kasuteguri tõstmiseks on aku positiivne elektrood tehtud pürolusiidist (MnO2) nanovarrastest. See suurendab teiste materjalidega võrreldes vastastikkuse mõju pindala naatriumi ioonidega ligikaudu 100 korda. Nanovardad muudavad naatriumi ioonide elektroodi sisenemise ja väljumise hõlpsaks, mis kiirendab kogu protsessi.

Ka teised teadlased on kasutanud magevee ja merevee soolasisalduse kontrasti elektri tootmiseks, kuid need protsessid eeldavad tavaliselt elektrivoolu tekitamiseks ioonide liikumist läbi membraani.

Cui sõnul on sellise süsteemi puuduseks asjaolu, et membraanid kalduvad olema haprad.

Selliste meetodite puhul kasutatakse ka tavaliselt ainult üht tüüpi iooni, kuid uudne aku kasutab elektri tootmiseks nii naatriumi kui kloori ioone.

Akut kavandades mõeldi ka selle potentsiaalsele keskkonnamõjule. Positiivse elektroodi materjaliks sai valitud pürolusiit osaliselt just loodussõbralikkuse tõttu.

Aku tühjakslaadimisel vabanev vesi oleks segu mage- ja mereveest ning selle võiks looduslikul temperatuuril välja lasta piirkonnas, kus kaks vett juba niigi omavahel segunevad.

Cui üheks mureks on negatiivse elektroodi jaoks hea materjali leidmine.

Eksperimentide käigus kasutas ta hõbedat, kuid see on praktikas kasutamiseks liiga kallis.

Sellise elektritootmise suurimat potentsiaali näeb rühm Lõuna-Ameerikas Amazonase jõel, mis juhib ookeani suure osa kontinendi mageveest.

• Tweet