Abstract
De zoutgradiënten die optreden waar zoet water in zout oceaanwater stroomt, vormen een zeer grote en bijna volledig ongebruikte bron van schone, zogenaamde blauwe energie, gebaseerd op osmose. Blauwe energie blijft nog ongebruikt omdat de methoden voor het bekomen van deze energie inefficiënt zijn, meestal vanwege de slechte prestaties van de gebruikte membraanprocessen. Een veelbelovende oplossing voor dit probleem is het gebruik van atomair dunne 2D-materialen met nanoporiën als membranen. Proof of principle experimenten met nanoporiën in 2D-materialen hebben osmotische vermogensdichtheden tot zes orden van grootte beter aangetoond dan conventionele membranen. Dit komt doordat de opbouw van lading rond de nanoporiën een filter creëert waarmee zoutionen met slechts één ladingsteken worden aangedreven door de chemische potentiaalgradiënt van een zout reservoir door de poriën naar een zoetwaterreservoir. Net als in een batterij, creëert de resulterende gescheiden ladingopbouw een elektrisch potentiaalverschil dat kan worden gebruikt voor elektrische stroom. Echter, om maximale energieopwekking uit blauwe energie mogelijk te maken, is een beter begrip van de nanoporiën nodig. Momenteel ontbreekt zelfs basiskennis zoals hun atoomstructuur. In dit project zullen we de atoomstructuur van nanoporiën die zijn gekarakteriseerd voor blauwe energieprestaties bepalen en methoden ontwikkelen om de ladingsdichtheid en elektrische velden op en rond de nanoporiën te onderzoeken met elektronenmicroscopie. In combinatie met de First Principles theorie zullen we de correlaties tussen prestaties van blauwe energie en de bevindingen van de microscopie-experimenten gebruiken om de fysica van osmotische energieproductie met nanoporiën in verschillende 2D-materialen te begrijpen. We zullen dus ontdekken wat nodig is om de beste nanoporie gebaseerde membranen te bekomen, waardoor de ontwikkeling van nanoporiën met optimale blauwe energieprestaties wordt vergemakkelijkt.
Onderzoeker(s)
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)