Araştırmacılar şimdi, 2-D metal karbür veya MXenes olarak bilinen metal nitrür malzemelerinden yapılan membranların geleneksel membranlar gibi çalışabileceğini, ancak daha büyük ölçekler de uygulanabilir olmaları için kolay ve ucuz şekilde üretilebilmeleri gerektiğini söylüyor.

Çalışmaya öncülük eden Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'ndeki çevre bilimci ve mühendis Peng Wang, tuzluluk oranlarından enerji toplamanın, dünyanın enerji ihtiyacının % 20'sini karşılama potansiyeline sahip olduğunu söylüyor.

Böyle bir teknolojinin temeli esas olarak ters elektrodiyalizdir (RED). Kısaca, pozitif ve negatif yüklü iyonları ayırmak için membran kullanarak bir elektrik potansiyeli yaratmak.

İlk olarak Drexel University araştırmacıları tarafından, pil elektrotları için geliştirilen MXenes, katmanlı membranlar için mükemmel malzemelerdir. Yapılması çok kolay ve ucuz olmasının yanı sıra güçlü ve esnektirler. Ayrıca, malzemelerin yüzey yükü ve MXene membranındaki kanalların boyutu belirli iyonlar için uyarlanabilmektedir.

Wang, Hüsam N. Alshareef ve meslektaşları, negatif yüklü titanyum karbür MXenes'den 50 mm genişliğinde, 3 µm kalınlığında katmanlı bir membran oluşturdular.

Araştırmacılar, membranın bir tarafına 1 mM potasyum klorür çözeltisi ve diğer tarafa 1 M potasyum klorür çözelti koyarak membranı test ettiler. Potasyum katyonları çok tuzlu taraftan az tuzlu tarafa doğru geçebilir. Bu geçiş oda sıcaklığında 21 W / m2, 58 ° C'de 54 W / m2 güç çıkış yoğunluğu sağlamıştır. Bu güç yoğunlukları günümüzün polimerik ters elektrodiyaliz membranlarıyla karşılaştırılabilir.

Başka çalışmalarda, nanoporlu veya tek nanotüplü deneysel tek katmanlı membranlarla daha yüksek güç yoğunlukları elde edildiği, ancak MXenes ın ölçeklendirme için çok daha pratik bir malzeme olduğu belirtiliyor.

Uzmanlar, membranların kimyasal ve mekanik olarak dayanıklı, uzun süreli çalışmalara uygun olmaları gerektiğini söylüyor. Ayrıca bu yaklaşımın bir avantajının olması için araştırmacıların çok daha büyük membranlar yapması ve test etmesi gerekiyor.

Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'nde inşaat ve çevre mühendisi olan Christopher A. Gorski, membranın endüstriyel olarak ilgili koşullarda test edilmesi gerektiğini söylüyor. Çalışmadaki tuzluluk derecesi ve pH, pH 5-8 olan gerçek suları temsil etmek için çok yüksek olduğunu söylüyor.

Bununla birlikte, mevcut iyon seçici membranların maliyeti göz önüne alındığında, yeni materyalleri tanımlamaya çalışmak kesinlikle faydalı olacaktır.

Kaynak : ACS