Ученым из Наньянского технологического университета в Сингапуре под руководством доцента Даррена Сана удалось разработать единый революционный наноматериал, который способен опреснять воду, извлекать энергию из отработанного раствор и может использоваться как гибкая фильтрующая мембрана.
Это научное открытие, на которое у исследователей ушло пять лет, называется универсальный диоксид титана (TiO2).
Материал производится путем превращения кристаллов диоксида титана в запатентованные нановолокна.
Из них можно легко сделать гибкие фильтрующие мембраны, которые включают смесь углерода, меди, цинка или олова в зависимости от сферы применения конечного изделия.
Диоксид титана - это дешевый и широко распространенный материал, который, как было доказано учеными, способен ускорять химические реакции (фотокаталитические свойства), а также может легко связываться с водой (гидрофильные особенности).
Автор исследования уверен, что такие дешевые и легкие в производстве наноматериалы значительно облегчат решение существующих и будущих проблем в энергетике и защите окружающей среды по всему миру.
Ведь если учесть, что к 2030 году население планеты по предсказаниям ученых возрастет до 8,3 миллиарда человек, ожидается и массовое увеличение мирового потребления энергии и пищи на 50 процентов, а питьевой воды - на 30 процентов.
«Хотя не существует единого решения двух мировых проблем, а именно дешевой возобновляемой энергии и обильного источника чистой воды, наша единая универсальная мембрана очень близка к этой задаче, а наночастицы диоксида титана значительно облегчат и ускорят поиск такого решения, - рассказывает Даррен Сан. - При помощи уникального наноматериала мы сможем превратить отходы в будущие источники чистой воды и энергии».
Ожидается, что универсальный диоксид титана сможет осуществлять следующие функции:
1. при воздействии солнечных лучей одновременно производить водород и чистую воду
2. быть материалом для производства дешевой фильтрующей мембраны, устойчивой к обрастанию
3. опреснять воду в качестве мембраны прямого осмоса для интенсивного потока
4. получать энергию из отработанного раствора после опреснения и сточных вод
5. быть дешевым гибким солнечным элементом для производства электричества
6. удваивать срок эксплуатации литий-ионных аккумуляторов при использовании в качестве анода
7. убивать вредные микроорганизмы, содействуя изобретению новых антибактериальных бинтов.
Даррен Сан изначально использовал диоксид титана с оксидом железа для производства антибактериальных мембран для фильтрации воды и решения проблемы биообрастания - роста бактерий, которые засоряют поры мембран и препятствуют току воды.
В процессе разработки мембраны ученые обнаружили, что она может действовать как фотокатализатор, превращая сточные воды в водород и кислород при воздействии солнечных лучей и производя чистую воду.
Такой эффект расщепления воды обычно вызывает платина - ценный, дорогой и редкий металл.
«При помощи этого открытия можно одновременно очищать сточные воды и получать дешевый вариант хранения солнечной энергии в форме водорода, которая доступна в любое время дня и ночи независимо от того, светит солнце или нет. Это настоящий источник чистой энергии, - объясняет Сан. - В настоящее время мы достигли троекратной эффективности в сравнении с платиной, но при гораздо меньшей стоимости, что дает возможность дешевого производства водорода. Кроме того, мы можем одновременно получить чистую воду при практически нулевых затратах энергии, и это поможем изменить существующую мелиоративную систему по всему миру для обеспечения жизнеспособности городов будущего».
Источник: Sciencedaily
