Neue Quelle von Elektrizität durch Nanoröhrchen?

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manet42
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Neue Quelle von Elektrizität durch Nanoröhrchen?




von manet42 » 06/03/13, 21:48

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Salzwasser wird durch Nanoröhren in eine Stromquelle umgewandelt

Je kleiner es ist, desto größer ist der Effekt! Dieses Paradoxon wurde gerade von einem Team der Universität Lyon und des Néel Institute (CNRS) in Grenoble beobachtet. In der Fachzeitschrift „Nature“ vom 28. Februar zeigen diese Forscher, dass das Bohren eines Lochs von einigen zehn Nanometern durch eine undurchlässige Membran unerwartete und erhebliche Auswirkungen auf den Transport chemischer Spezies innerhalb dieses Minikanals haben kann.
Insbesondere das Eintauchen dieses Geräts in einen Tank mit Salzwasser, der Kaliumchlorid enthält, ermöglicht eine sehr wirksame Trennung der positiven (an Kalium gebundenen) und negativen (an Chlor gebundenen) Ladungen auf beiden Seiten der Wand. Anschließend kann ein elektrischer Strom zurückgewonnen werden.

„Wenn wir dieses Ergebnis auf eine Membran extrapolieren, die mit Milliarden solcher Röhren pro Quadratzentimeter durchbohrt ist, erhalten wir elektrische Leistungen, die 100 bis 1 Mal größer sind als mit aktuellen osmotischen Energiegeräten“, schätzt Lydéric Bocquet, Professor am CNRS und am Licht und Materie Institut in Lyon. Genug, um Energie aus Meerwasser oder Salzwiesen zurückzugewinnen.

Tatsächlich durchstoßen diese Forscher ihre undurchlässige Siliziumnitridmembran nicht direkt. Sie verwenden eine Nanoröhre, die sie in ein größeres Loch einführen, bevor sie den Hohlraum mit einer Kohlenstoffdichtung „verschließen“.

„Das ist sehr schwierig! Und das Ergebnis ist sehr schön“, sagt Loïc Auvray, Direktor des Labors für Materie und komplexe Systeme an der Universität Paris-VII. Diese heikle Technik war ursprünglich dazu gedacht, ein Gerät zur Untersuchung der in einem einzigen kleinen Kanal ablaufenden Phänomene zu bauen.

Patentanmeldung

„Frühere Experimente hatten mit mehreren Kohlenstoffnanoröhren überraschende Effekte gezeigt, wie zum Beispiel einen schnellen Gastransport. Aber um vollständig zu verstehen, was passiert, mussten wir an einer einzelnen Röhre arbeiten“, sagt Lydéric Bocquet. Eine unserer Hoffnungen ist, dass die Gleichungen der Flüssigkeit Die Mechanik, von der wir wissen, dass sie sich von diesen Nanometerskalen unterscheidet.

Die ersten Versuche mit Carbonrohren scheitern. Anschließend verwenden die Forscher Bornitrid, bei dem das Verfahren funktioniert. Und das ist die Überraschung. „Wir waren ratlos und es hat einige Zeit gedauert, unsere Messungen zu überprüfen“, erinnert sich Lydéric Bocquet, der nun zu verstehen glaubt, warum elektrische Ladungen so gut zirkulieren.

In Gegenwart von Wasser werden die Bornitridwände mit negativen elektrischen Ladungen bedeckt, was den Abfluss des positiv geladenen Kaliums durch das Wasser begünstigt. Die geringe Dicke der Anordnung von einem Mikrometer bedeutet, dass der Konzentrationsgradient zwischen den beiden Reservoirs größer und der Effekt dadurch spektakulärer ist.

Das Team, das ein Patent angemeldet hat, plant nun die Herstellung einer Wand, die von mehreren nanometrischen Kanälen durchzogen ist; was einen neuen Prozess erfordert. Vielleicht gelingt es ihr dann, nur aus einem Salzwasserbad heraus eine Glühbirne anzuzünden. Für Lydéric Bocquet „müssen wir energetisch alternative Wege finden. Und es ist umso anregender, auf unerforschten Wegen zu arbeiten.“

David Larousserie


Quelle: http://www.lemonde.fr/sciences/article/ ... 50684.html ou https://www.econologie.info/share/partag ... nmB0ja.pdf
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Kontinuierlich versuchen, gelingt es uns schließlich. Also mehr es ausfällt, desto wahrscheinlicher ist es, dass es funktioniert.
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chatelot16
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von chatelot16 » 06/03/13, 22:50

Dieses Dokument ist nicht ganz klar ... aber es scheint mir nur, dass die Energie des Salzwassers bereits durch Osmose nutzbar ist

besser bekannt für die Umkehrosmose: Es ist ein gewisser Druck erforderlich, um aus Salzwasser reines Wasser zu machen ... Umkehrung: Wenn Sie Süßwasser und Salzwasser haben, leitet der Osmosefilter Frischwasser mit einem guten Gefälle in Salzwasser um: Frischwasserstand mehrere Dutzende Wasserkraftwerke müssen unter den Meeresspiegel gebracht werden, um mit dem ankommenden Süßwasser Energie zurückzugewinnen, wie bei jedem anderen Wasserkraftwerk auch

Überall auf der Welt, wo ein Fluss ins Meer mündet, gäbe es eine Möglichkeit, ein weiteres Wasserkraftwerk mit Osmose zu bauen ... nur dass Osmosefilter teuer sind und es nicht offensichtlich ist, dass sie rentabel sind, insbesondere wenn sie auch verstopft sind schnell durch die Verschmutzung des Flusses
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Christophe
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von Christophe » 06/03/13, 22:56

Ja, es existiert bereits, wir haben hier sogar darüber gesprochen: https://www.econologie.com/forums/un-projet- ... t4301.html

Aber hier sieht es viel effizienter aus:

Wir erhalten elektrische Leistungen, die 100 bis 1 Mal größer sind als mit aktuellen osmotischen Energiegeräten
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von chatelot16 » 07/03/13, 00:11

Die Osmoseanlagen sind nicht perfekt, es wäre möglich, etwas besser zu machen... aber 100 oder 1000 Mal mehr überschreiten wir das theoretische Maximum und können ein Perpetuum mobile erzeugen

Mit 1000-mal mehr als Osmose versorgen wir größtenteils eine Entsalzungsanlage und es geht von vorne los!
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Christophe
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von Christophe » 07/03/13, 00:29

Nun, es hängt alles 1000-mal mehr davon ab als was?

A priori spricht man von Oberflächenenergiedichte ...

Wenn wir dieses Ergebnis auf eine Membran extrapolieren, die mit Milliarden solcher Röhren pro Quadratzentimeter durchbohrt ist,


...auf jeden Fall ist es eine Extrapolation...
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von moinsdewatt » 07/03/13, 19:28

chatelot16 schrieb:Die Osmoseanlagen sind nicht perfekt, es wäre möglich, etwas besser zu machen... aber 100 oder 1000 Mal mehr überschreiten wir das theoretische Maximum und können ein Perpetuum mobile erzeugen

Mit 1000-mal mehr als Osmose versorgen wir größtenteils eine Entsalzungsanlage und es geht von vorne los!


Nein.
Es zeigt nur, wie gering die Effizienz der vorherigen Osmoseanlage war.
Fangen Sie nicht mit übermäßiger Einigkeit und solchen Witzen von vorne an.

Im Jahr 2009 wurde in Norwegen ein sehr kleines Osmosekraftwerk eingeweiht:

Strom in Osmose mit der Natur

Heute wird in Tofte, Norwegen, die erste Anlage der Welt eingeweiht, die Strom erzeugen wird, indem sie die Verbindung zwischen Salzwasser und Süßwasser nach dem Prinzip der Osmose nutzt. Bericht über die Ufer des Oslofjords und Einzelheiten zu dieser neuen Quelle erneuerbarer und 100 % sauberer Energie für die Umwelt

....... Heute weiht Prinzessin Mette-Marti in Tofte, einem Weiler im Oslofjord, 58 km von der norwegischen Hauptstadt entfernt, das weltweit erste Kraftwerk ein, das sich dieses allgegenwärtige Phänomen auf der Erde zunutze macht, sowohl in Pflanzen als auch in unserem Körper .
.........

Angesichts der technologischen Fortschritte in den 1990er Jahren lohnte es sich, die Frage noch einmal zu untersuchen“, sagt Stein Erik Skilhagen. Mit aktuellen Materialien (Celluloseacetat, synthetische Polymere) haben der Leiter der Abteilung Osmosekraft bei Statkraft und seine Kollegen Hochleistungsmembranen von 2 oder 3 W/m2 hergestellt. Es ist viel besser. Aber immer noch nicht zufriedenstellend. „Der 6 W/m2-Balken ist entscheidend“, analysiert Gérald Pourcelly, Direktor des European Membrane Institute, in der Zeitschrift Science & Vie. Wir würden von einem Laborexperiment zu einer Technologie übergehen, die wahrscheinlich konkurrenzfähig ist. Ungeachtet dessen beschlossen die norwegischen Ingenieure, eine Demonstrationsstation zu bauen.

In Tofte ist das Ganze im Volumen einer großen, sehr feuchten Wohnung untergebracht. Im ersten Stock gibt es zwei Wasserzugänge, salziges und frisches, dieses aus einem nahegelegenen See. Die papierdünnen Membranen sind in 30 m² großen Zuschnitten aufgerollt, die wie sechzig Gasflaschen aussehen, sogenannte Module. „Insgesamt haben wir 2 m2000 Membran“, sagt Stein Erik Skilhagen. Die beiden Wasserarten dringen deutlich in die Module ein, durchlaufen den osmotischen Prozess und nehmen am Salzwasserauslass an Volumen zu. Die so „übertragene“ überschüssige Flüssigkeit wird dann in einer kleinen Turbine, die hinter einem Fenster rotiert, ausgestoßen. „Damit werden wir 2 bis 3 kWh Strom produzieren. Genug, um … eine Kaffeemaschine zu bedienen.“ Dabei kommt es weniger auf die Menge als vielmehr auf die Machbarkeit an.

„Bisher ist es niemandem gelungen, mit dieser Methode unter realen Bedingungen Strom zu erzeugen. „Heute ist der Druck groß“, gesteht Stein Erik Skilhagen ohne beabsichtigtes Wortspiel. „Vor zehn Jahren ging Statkraft mit diesem auf 20 bis 25 Millionen Euro geschätzten Projekt Risiken ein.“ Zumal „Tofte einer der schlimmsten Orte in Norwegen ist; Hier enthält das Süßwasser winzige organische Partikel aus der Landwirtschaft. Aber wenn die Idee hier funktioniert, wird sie überall anwendbar sein.“ Diese Partikel haben eine Größe in der Größenordnung eines Mikrometers. Deshalb mussten die Techniker ein System von Primärfiltern installieren, um zu verhindern, dass diese die Poren der Membranen verstopfen. „Diese müssen wir noch einmal am Tag reinigen, teilweise mit Chlor, aber ohne der Natur zu schaden.“

Die Ingenieure von Statkraft blicken bereits weiter in die Zukunft. Bis 2015 wollen sie eine „Pilotstation“ mit einer Leistung von 25 Megawatt (MW) entwickeln, was 1000-mal mehr ist als in Tofte, was im Vergleich zu einem Kohlekraftwerk (1000 MW) noch wenig ist. Dazu wäre der Einsatz von 5 Millionen m2 Membran notwendig. Membranen, an deren Optimierung Stein Erik Skilhagen arbeitet: „Wir haben das Gefühl, dass wir alle Elemente in der Hand haben. Aber wie bei einem Puzzle muss man die richtige Kombination von Fertigungsparametern finden. Insbesondere im Hinblick auf Broadcast-Streams.

Forscher testen auch neue Materialien, wie Schichten aus Kohlenstoffnanoröhren, die mit einem Polymer imprägniert sind. Laut Stein Erik Skilhagen ist die wissenschaftliche Gemeinschaft in diesem Bereich zunehmend aktiv, insbesondere in den Vereinigten Staaten, wo das Unternehmen Oasys schnell Fortschritte macht. „Wir werden heute sehr beobachtet werden. Unsere Demonstration dürfte auf der ganzen Welt ein auslösendes Ereignis sein, bis hin nach Japan, wo sich die Technologie ebenfalls bewährt hat.“
...................



vollständig lesen: http://www.letemps.ch/Page/Uuid/3b9d7c1 ... _la_nature (3 Seiten zum Scrollen)
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von moinsdewatt » 07/03/13, 19:45

und dieser andere Artikel: http://www.blog-habitat-durable.com/art ... 01742.html spricht von 4000 W/m2 Oberfläche solcher Nanoröhren.

........
Bor-Stickstoff-Nanoröhrchen ermöglichen daher eine äußerst effiziente Umwandlung der in den Salzgradienten enthaltenen Energie in direkt nutzbare elektrische Energie. Durch Extrapolation dieser Ergebnisse auf einen größeren Maßstab hätte eine Membran aus Bor-Stickstoff-Nanoröhren von 1 Quadratmeter eine Kapazität von etwa 4 kW und wäre in der Lage, bis zu 30 Megawattstunden pro Jahr zu erzeugen. Diese Leistungen liegen drei Größenordnungen über denen der heute in Betrieb befindlichen Prototypen osmotischer Anlagen. Die Forscher wollen nun die Herstellung von Membranen aus Bor-Stickstoff-Nanoröhren untersuchen und die Leistung von Nanoröhren unterschiedlicher Zusammensetzung testen.

............


Wir haben drei Größenordnungen mehr als mit dem norwegischen System, das ich im obigen Beitrag dokumentiert habe.
Und unter der Voraussetzung, dass es uns gelingt, diese Hochrechnung konkret vorzunehmen.
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von Christophe » 27/03/13, 21:31

http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /72397.htm

Nanoröhren zur optimalen Nutzung der osmotischen Energie von Flussmündungen

Osmotische Energie, wissen Sie? Es bezeichnet die Energie, die aus dem Salzgehaltsunterschied zwischen Meerwasser und Süßwasser genutzt werden kann, wobei diese beiden Gewässer durch eine semipermeable Membran getrennt sind. Erfahrung. Bringen Sie einen Salzwassertank und einen Süßwassertank mit geeigneten semipermeablen Membranen in Kontakt. Aus Salzgradienten lässt sich dann auf zwei verschiedene Arten Strom erzeugen. Der erste nutzt den Unterschied im osmotischen Druck zwischen den beiden Reservoirs aus, ein Unterschied, der es ermöglicht, eine Turbine anzutreiben. Die zweite Möglichkeit besteht darin, nur Membranen zu verwenden, die nur den Ionen den Durchgang ermöglichen. Wir verstehen sofort, dass die theoretische Kapazität dieser osmotischen Energie, die sich auf der Ebene der Flussmündungen konzentriert, offensichtlich gigantisch ist. Die Rede ist von mindestens 1 Terawat, das damit zur Verfügung stünde, was 1.000 Kernreaktoren entspricht. Ja, aber die Leistungen der aktuellen Technologien zur Rückgewinnung dieser osmotischen Energie sind immer noch sehr gering und liegen bei etwa 3 Watt pro Quadratmeter Membran.

Bild

Schematische Darstellung des Experiments: Es wird der osmotische Transport von Wasser durch eine transmembrane Bor-Stickstoff-Nanoröhrchen untersucht. Bildnachweis: Laurent Joly (ILM)

Daher ist die Arbeit von Interesse, die von den Physikern des Institut Lumière Matière (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) in Zusammenarbeit mit dem Institut Néel (CNRS) durchgeführt und deren Ergebnisse in der Ausgabe von Nature vom 28. Februar veröffentlicht wurden. Inspiriert von der Biologie und der Erforschung zellulärer Kanäle gelang ihnen ein Novum: Sie konnten den osmotischen Fluss durch ein einzelnes Nanoröhrchen messen. Dazu verwendeten sie ein Versuchsgerät, das aus einer undurchlässigen und elektrisch isolierenden Membran bestand, wobei diese Membran mit einem einzigen Loch durchbohrt war durch die die Forscher eine Bor-Stickstoff-Nanoröhrchen mit einem Außendurchmesser von einigen zehn Nanometern führten. Um dieses Kunststück zu erreichen, nutzten sie die Spitze eines Rastertunnelmikroskops. Anschließend mussten noch zwei Elektroden auf beiden Seiten der Nanoröhre in die Flüssigkeit eingetaucht werden, um den elektrischen Strom zu messen, der die Membran durchquert. Diese liegt in der Größenordnung eines Nanoampere, also mehr als tausendmal so viel wie bei den anderen gängigen Methoden zur Rückgewinnung dieser osmotischen Energie.

Wenn wir die von diesen Forschern erzielten Ergebnisse auf einen größeren Maßstab extrapolieren, hätte eine Membran aus 1 m2 Bor-Stickstoff-Nanoröhren eine Kapazität von etwa 4 kW und wäre in der Lage, bis zu 30 MW pro Stunde pro Jahr zu erzeugen. Drei Größenordnungen höhere Leistung als die derzeit in Betrieb befindlichen Prototypen osmotischer Anlagen. Nun werden die Forscher über die Herstellung von Membranen aus diesen Bor-Stickstoff-Nanoröhren nachdenken und parallel dazu die Leistung von Nanoröhren unterschiedlicher Zusammensetzung testen.
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von chatelot16 » 28/03/13, 02:06

es erhöht also nicht die erzeugte Energie pro kg zu verdünnendes Salz ... es erhöht lediglich die Produktion pro Flächeneinheit der Membran

Dies ist also nicht die Revolution des Jahrhunderts: Was die Energieproduktion an einem Ort begrenzt, an dem es Süßwasser zu verdünnen gibt, ist die Menge an Süßwasser, die ins Meer gelangt. Die Oberfläche der Membran für den Fluss ist nicht die Begrenzungsfaktor

Der Preis der Membran ist wichtiger als die Oberfläche

Werden diese Nanoröhren bei gleicher Leistung günstiger sein?

Wenn Nanoröhrenmembranen billiger sind, wären sie besonders für die Entsalzung nützlich
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Caterham756
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Anmeldung: 14/05/19, 21:35

Betreff: Neue Stromquelle durch Nanoröhren?




von Caterham756 » 14/05/19, 21:41

Hallo, können Sie mir erklären, wie wir die durch dieses elektrochemische Phänomen erzeugte elektrische Energie zurückgewinnen können?
und wie die Nanoröhre elektrische Energie erzeugen kann, habe ich nicht ganz verstanden?

Vielen Dank im Voraus, Wissenschaftler!
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