Forscher der Deakin University in Australien und der University of Michigan in den USA haben eine innovative Membran entwickelt, die Energie direkt aus Meerwasser gewinnt – eine vielversprechende Ergänzung zur Meeresenergie.
Die Technologie nutzt den natürlichen Osmoseprozess, bei dem Wasser oder gelöste Stoffe wie Salz durch eine halbdurchlässige Membran diffundieren, um Konzentrationsunterschiede auszugleichen.
Dieser Prozess ermöglicht Stromerzeugung auf zwei Wegen: Wasserdruck auf einer Seite der Membran kann mechanisch genutzt werden, oder die Bewegung geladener Ionen erzeugt eine elektrische Spannung.
Als "osmotische Energie" bezeichnet, ist diese Methode emissionsfrei, weniger wetterabhängig als Solar- oder Windkraft und ideal an Flussmündungen einsetzbar, wo Süß- und Meerwasser aufeinandertreffen.
Trotz Vorschlägen seit den 1970er Jahren scheiterte die Technologie bisher an Membranen, die weder effizient noch langlebig im korrosiven Meerwasser waren.
Das Team unter Leitung von Prof. Nicholas Kotov (University of Michigan) und Dr. Weiwei Lei (Deakin University) hat nun eine Lösung gefunden, inspiriert von der Biologie: Knorpel lässt Ionen leicht durch, Knochen ist stabil und steif.
"Wir haben einen Weg gefunden, diese beiden Materialarten zu 'heiraten', um beide Eigenschaften zu vereinen", erklärt Prof. Kotov.
Die Membran besteht aus flexiblen synthetischen Aramid-Nanofasern, ähnlich Knorpel, beschichtet mit bornitridhaltigem Material für knochenartige Stabilität.
In Tests trennte sie Salzlösungen unterschiedlicher Konzentration, ließ Natriumionen passieren, blockierte Chloridionen und erzeugte Strom.
Sie blieb nach 200 Stunden Betrieb stabil unter extremen Bedingungen.
"Unsere Verbundmembran zeigt hohe Stabilität bei 0 bis 95 °C und pH-Werten von 2,8 bis 10,8", betont Dr. Lei.
"Dies sind die leistungsstärksten Membranen, die bisher bekannt sind", fügt Kotov hinzu.
Die Technologie ist skalierbar, da die Komponenten kostengünstig verfügbar sind.