Die Energiemenge, die möglicherweise aus der Differenz der Salzkonzentrationen von Meerwasser und Flusswasser auf der ganzen Welt vorliegt, beträgt 1,4-2,6 Terawatt oder etwa 20% des lokalen Elektrizitätsverbrauchs. Dieser natürliche Prozess erzeugt kein Kohlendioxid oder andere umweltschädliche Emissionen aus Verbrennung und führt auch nicht zu Wärmebelastung.
Das Projekt
CAPMIX (Capacitive mixing as a novel principle for generation of clean renewable energy from salinity differences) entwickelte eine innovative Technologie für die Gewinnung von Salzgradientenenergie (Osmoseenergie). Das Konzept basierte auf der Erzeugung von Strom direkt aus der Differenz der Salzkonzentrationen zwischen Süß- und Salzwasser.
Forscher stellten fest, dass verschiedene Aktivkohlematerialien einen unterschiedlichen Potentialanstieg präsentieren, wenn der Salzgehalt der Lösung in Kontakt mit den Veränderungen ist. Dies führte zu einer Untersuchung, wie das System funktionieren würde, wenn die beiden Elektroden aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Durch die sorgfältige Auswahl der Materialien, wurde es möglich, einen membranlosen Ansatz ohne Notwendigkeit für eine externe Stromversorgung zu betreiben. Die Oberflächeneigenschaften der Materialien waren ausreichend, um den Potentialanstieg zu erzeugen.
Der Hauptvorteil dieses Ansatzes war, dass die Stromerzeugung direkt mit dem Mischprozess verbunden war, ohne Zwischenschritte daran zu beteiligen. Dies bedeutete, dass keine teuren und komplexen Wandler, wie Turbinen oder elektrochemischen Reaktionen, erforderlich wurden. Daher war die Technologie in der Lage, eine kostengünstige und umweltfreundliche Form einer erneuerbaren Energie zu bieten.
Die Wissenschaftler identifizierten auch neue Materialien für Elektroden und untersuchten neue Zelldesigns, die fast keinen Spannungsabfall im Laufe der Zeit erlebten. Die Forscher untersuchten auch die Verschmutzung der kapazitiven Donnan-Potenzial-Ionenaustauschmembranen. Eine Demonstrationszelle wurde entwickelt, mit der die kapazitive Energieextraktion durch einfaches aufeinanderfolgendes Eintauchen der Zelle in Meerwasser und Flusswasser demonstriert wurde.
Basierend auf diesen Beobachtungen wurde Aktivkohle modifiziert, um ihrer Oberfläche die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. Dies führte zu einer neuen Generation von Materialien, die einen membranfreien Ansatz erlauben, um mit dem Membranansatz im Hinblick auf die Leistung konkurrieren zu können.
Das europäische Potenzial für Osmoseenergie beträgt 94 Gigawatt, was 94 Kohlekraftwerken entspricht. CAPMIX verspricht zu einer wirtschaftlichen und schonenden Energiequelle in großen Teilen der Welt zu werden.
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