Nueva fuente de energía eléctrica por nanotubos?

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manet42
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Nueva fuente de energía eléctrica por nanotubos?




por manet42 » 06/03/13, 21:48

Para comentar:

El agua salada se convirtió en una fuente de electricidad por nanotubos

¡Cuanto más pequeño es, mayor es el efecto! Esta paradoja acaba de ser observada por un equipo de la Universidad de Lyon y el Instituto Néel (CNRS) en Grenoble. En la revista Nature del 28 de febrero, estos investigadores muestran que perforar un agujero de unas pocas decenas de nanómetros a través de una membrana impermeable puede tener efectos inesperados y significativos en el transporte de especies químicas dentro de este mini canal.
En particular, sumergir este dispositivo en un tanque de agua salada que contiene cloruro de potasio permite separar de manera muy efectiva las cargas positivas (vinculadas al potasio) y negativas (vinculadas al cloro) a cada lado de la pared. Entonces se puede recuperar una corriente eléctrica.

"Si extrapolamos este resultado a una membrana perforada con miles de millones de estos tubos por centímetro cuadrado, obtenemos potencias eléctricas de 100 a 1 veces mayores que con los dispositivos actuales de energía osmótica", estima Lydéric Bocquet, profesor del CNRS. y en el Institut Lumière Matière de Lyon. Suficiente para recuperar energía del agua de mar o de las marismas.

De hecho, estos investigadores no perforan directamente su membrana impermeable de nitruro de silicio. Usan un nanotubo, que insertan dentro de un agujero más grande antes de "sellar" el vacío con un sello de carbón.

"¡Es muy difícil de hacer! Y el resultado es muy bonito", estima Loïc Auvray, director del laboratorio de Materias y Sistemas Complejos de la Universidad de París-VII. Esta delicada técnica fue originalmente pensada para construir un dispositivo que permitiera estudiar los fenómenos en juego en un solo canal pequeño.

ARCHIVO DE PATENTES

"Experimentos anteriores habían mostrado efectos sorprendentes con varios nanotubos de carbono, como el transporte rápido de gas. Pero, para comprender completamente lo que está sucediendo, tuvimos que trabajar en un solo tubo", dice Lydéric Bocquet. Una de nuestras esperanzas es que las ecuaciones de la mecánica de fluidos que conocemos son diferentes de estas escalas a nanoescala ".

Las primeras pruebas con tubos de carbono fallan. Luego, los investigadores usan nitruro de boro, para el cual funciona el proceso. Y esa es la sorpresa. "Estábamos perplejos y nos llevó mucho tiempo verificar nuestras medidas", recuerda Lydéric Bocquet, quien cree que ahora ha entendido por qué las cargas eléctricas circulan tan bien.

En presencia de agua, las paredes de nitruro de boro están cubiertas con cargas eléctricas negativas, lo que promueve el drenaje del agua de potasio cargado positivamente. El pequeño grosor del conjunto, un micrómetro, significa que el gradiente de concentración entre los dos depósitos es mayor, por lo tanto, el efecto es más espectacular.

El equipo, que ha solicitado una patente, planea ahora fabricar un muro atravesado por varios canales nanométricos; que requiere un nuevo proceso. Quizás entonces podrá encender una bombilla solo con un baño de agua salada. Para Lydéric Bocquet, "tenemos que encontrar vías alternativas en términos de energía. Y es tanto más estimulante trabajar en vías inexploradas".

david larousserie


Fuente: http://www.lemonde.fr/sciences/article/ ... 50684.html ou https://www.econologie.info/share/partag ... nmB0ja.pdf
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Intentar continuamente, finalmente tener éxito. Así que más falla, lo más probable es que funciona.
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por chatelot16 » 06/03/13, 22:50

este documento no es muy claro ... pero me parece que es solo la energía del agua salada ya utilizable por ósmosis

mejor conocido por la ósmosis inversa: se necesita una cierta presión para hacer agua pura con agua salada ... a la inversa, cuando se tiene agua dulce y agua salada, el filtro de ósmosis funciona Pase el agua dulce en el agua salada con una buena diferencia de nivel: nivel de agua dulce varias docenas para poner debajo del nivel del agua de mar, por lo tanto, energía para recuperarse con el agua dulce que llega como cualquier planta hidroeléctrica

En todas partes del mundo donde un río desemboca en el mar, habría una manera de hacer una planta hidroeléctrica más con ósmosis ... excepto que los filtros de ósmosis son caros, y no es obvio por todo eso es rentable, especialmente si están obstruidos demasiado rápido por la contaminación del río
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por Christophe » 06/03/13, 22:56

Sí, ya existe, incluso hablamos de eso aquí: https://www.econologie.com/forums/un-projet- ... t4301.html

Pero aquí, parece mucho más eficiente:

obtenemos potencias eléctricas de 100 a 1 veces mayores que con los dispositivos de energía osmótica actuales
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por chatelot16 » 07/03/13, 00:11

los sistemas de ósmosis no son perfectos, sería posible hacerlo un poco mejor ... pero 100 o 1000 veces más superamos el máximo teórico y podemos hacer un movimiento perpetuo

Con 1000 veces más que la ósmosis, suministramos en gran medida una planta de desalinización y comenzamos de nuevo.
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por Christophe » 07/03/13, 00:29

Bueno, todo depende 1000 veces mayor que ¿qué?

A priori hablan de densidad de energía superficial ...

Si extrapolamos este resultado a una membrana perforada por miles de millones de tales tubos por centímetro cuadrado,


... en cualquier caso es extrapolación ...
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por moinsdewatt » 07/03/13, 19:28

chatelot16 escribió:los sistemas de ósmosis no son perfectos, sería posible hacerlo un poco mejor ... pero 100 o 1000 veces más superamos el máximo teórico y podemos hacer un movimiento perpetuo

Con 1000 veces más que la ósmosis, suministramos en gran medida una planta de desalinización y comenzamos de nuevo.


No.
Simplemente muestra cuán pobre era el sistema de preósmosis.
No empieces de nuevo con rudeza y este tipo de bromas.

En 2009, se inauguró una muy pequeña central eléctrica de ósmosis en Noruega:

Electricidad en armonía con la naturaleza.

Hoy se inaugura en Tofte, Noruega, la primera central eléctrica del mundo que producirá corriente eléctrica aprovechando el matrimonio entre agua salada y agua dulce, de acuerdo con el principio de ósmosis. Informe sobre las orillas del Oslofjord, y detalles sobre esta nueva fuente de energía renovable y 100% limpia para el medio ambiente.

....... Hoy en Tofte, aldea del Oslofjord ubicada a 58 km de la capital noruega, la princesa Mette-Marti inaugura la primera central eléctrica del mundo aprovechando este fenómeno omnipresente en la Tierra, en plantas como en nuestros cuerpos.
.........

Teniendo en cuenta los avances tecnológicos de la década de 1990, valió la pena volver a examinar la cuestión ”, dice Stein Erik Skilhagen. Utilizando materiales actuales (acetato de celulosa, polímeros sintéticos), el jefe de la sección Osmosis Power de Statkraft y sus colegas han fabricado membranas de alto rendimiento de 2 o 3 W / m2. Es mucho mejor. Pero aún no satisfactorio. “La barra de 6 W / m2 es fundamental, analiza Gérald Pourcelly, director del Instituto Europeo de Membranas, en la revista Science & Vie. Pasaríamos de un experimento de laboratorio a una tecnología que probablemente sea competitiva ". Independientemente, los ingenieros noruegos decidieron construir una estación de demostración.

En Tofte, todo encaja en el volumen de un departamento grande, muy húmedo. En el primer piso, los dos accesos de agua, salada y fresca, provienen de este de un lago cercano. Las membranas, delgadas como el papel, se enrollan en cortes de 30 m2 en lo que parecen cilindros de gas, alrededor de sesenta, llamados módulos. "En total, tenemos 2000 m2 de membrana", dice Stein Erik Skilhagen. Los dos tipos de agua ingresan a los módulos de forma distinta, se someten al proceso osmótico y aumentan el volumen en la salida de agua salada. El exceso de líquido así "transferido" se expulsa en una pequeña turbina que gira detrás de una ventana. “Con él, produciremos de 2 a 3 kWh de electricidad. Suficiente para operar ... una máquina de café ”. Pero lo importante es menos en cantidad que en factibilidad.

“Nadie ha logrado generar electricidad en condiciones reales utilizando este método. Hoy la presión es grande ”, dice Stein Erik Skilhagen sin un juego de palabras. "Hace diez años, Statkraft se arriesgó con este proyecto, que costó 20-25 millones de euros". Especialmente porque “Tofte es uno de los peores lugares en Noruega; Aquí, el agua dulce contiene pequeñas partículas orgánicas de la agricultura. Pero si la idea funciona aquí, será aplicable en todas partes ". Estas partículas tienen un tamaño del orden de una micra. Por lo tanto, los técnicos tuvieron que instalar un sistema de filtros primarios para evitar que obstruyan los poros de las membranas. "Todavía tenemos que purgarlos una vez al día, a veces con cloro, pero sin dañar la naturaleza".

Los ingenieros de Statkraft ya ven más. Para 2015, planean desarrollar una "estación piloto" de 25 megavatios (MW) esta vez, 1000 veces más que en Tofte, que es poco en comparación con una central eléctrica de carbón (1000 MW) . Para hacer esto, sería necesario el uso de 5 millones de m2 de membrana. Membranas que Stein Erik Skilhagen está trabajando para optimizar: “Sentimos que tenemos todos los elementos en la mano. Pero, como un rompecabezas, debe encontrar la combinación correcta de parámetros de fabricación. Especialmente en relación con los flujos de difusión ”.

Los investigadores también están probando nuevos materiales, como capas de nanotubos de carbono impregnadas en un polímero. Según Stein Erik Skilhagen, la comunidad científica está cada vez más activa en este campo, especialmente en los Estados Unidos, donde la empresa Oasys está progresando rápidamente. “Hoy seremos muy vigilados. Es probable que nuestra demostración sea un evento desencadenante en todo el mundo, hasta Japón, donde la tecnología también está probada ”.
...................



leer en su totalidad: http://www.letemps.ch/Page/Uuid/3b9d7c1 ... _la_nature (3 páginas para desenrollar)
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por moinsdewatt » 07/03/13, 19:45

y este otro artículo: http://www.blog-habitat-durable.com/art ... 01742.html habla de 4000 W / m2 de superficie de tales nanotubos.

........
Por lo tanto, los nanotubos de nitrógeno de orificio permiten lograr una conversión extremadamente eficiente de la energía contenida en los gradientes de sal en energía eléctrica directamente utilizable. Extrapolando estos resultados a una escala mayor, una membrana de 1 metro cuadrado de nanotubos de Nitrógeno Bore tendría una capacidad de alrededor de 4 kW y podría generar hasta 30 megavatios por año. Estas actuaciones son tres órdenes de magnitud más altas que las de los prototipos de plantas de energía osmótica en servicio hoy en día. Los investigadores ahora quieren estudiar la fabricación de membranas hechas de nanotubos de Bore-Nitrógeno, y probar el rendimiento de nanotubos de diferente composición.

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


Tenemos 3 órdenes de magnitud más que con el sistema noruego que documenté en la publicación anterior.
Y con la condición de que logremos concretar esta extrapolación.
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por Christophe » 27/03/13, 21:31

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

Nanotubos para aprovechar al máximo la energía osmótica en los estuarios

Energía osmótica, ¿sabes? Designa la energía explotable a partir de la diferencia de salinidad entre el agua de mar y agua dulce, estas dos aguas están separadas por una membrana semipermeable. Vívelo. Póngase en contacto con un tanque de agua salada y un tanque de agua dulce utilizando membranas semipermeables adecuadas. Entonces es posible generar electricidad, de dos maneras diferentes, a partir de los gradientes de sal. El primero explota la diferencia en la presión osmótica entre los dos tanques, una diferencia que permitirá que una turbina gire. El segundo consiste en usar solo membranas permitiendo que solo pasen los iones. Inmediatamente entendemos que la capacidad teórica de esta energía osmótica concentrada en las desembocaduras de los ríos es obviamente gigantesca. Estamos hablando de al menos 1 Térawat que estaría disponible, el equivalente a 1.000 reactores nucleares. Sí, pero aquí, los rendimientos obtenidos por las tecnologías actuales que permiten recuperar esta energía osmótica son todavía muy débiles, del orden de 3 vatios por metro cuadrado de membrana.

Imagen

Diagrama esquemático del experimento: se estudia el transporte osmótico de agua a través de un nanotubo transmembrana de Bore-Nitrógeno. Créditos: Laurent Joly (ILM)

De ahí el interés del trabajo realizado por los físicos del Institut Lumière Matière (CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1) en colaboración con el Instituto Néel (CNRS) y cuyos resultados se publican en la edición de Nature. 28 de febrero. Inspirados por la biología y la investigación sobre canales celulares, tuvieron éxito en una primera medida: medir el flujo osmótico a través de un solo nanotubo. Para hacer esto, utilizaron un dispositivo experimental compuesto por una membrana eléctricamente aislante e impermeable. La membrana se perfora con un solo orificio a través del cual los investigadores pasaron un nanotubo de nitrógeno boreal con un diámetro externo de unas pocas decenas de nanómetros. Entonces usaron la punta de un microscopio de túnel para lograr esta hazaña. Luego permaneció sumergir dos electrodos en el líquido a cada lado del nanotubo para medir la corriente eléctrica que pasa a través de la membrana. Esto es en torno a los nanoamperios, más de mil veces los producidos por otros métodos actuales utilizados para tratar de recuperar esta energía osmótica.

Si extrapolamos los resultados obtenidos por estos investigadores a mayor escala, una membrana de 1 m2 de nanotubos de nitrógeno boreal tendría una capacidad de aproximadamente 4 KW y sería capaz de generar hasta 30 MW por hora al año. Prestaciones tres órdenes de magnitud más altas que las obtenidas por prototipos de plantas de energía osmótica actualmente en servicio. Ahora, los investigadores reflexionarán sobre la fabricación de membranas hechas de estos nanotubos de nitrógeno bore y probarán, en paralelo, el rendimiento de nanotubos de diferente composición.
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por chatelot16 » 28/03/13, 02:06

por lo que no aumenta la energía producida por kg de sal a diluir ... solo aumenta la producción por unidad de superficie de membrana

Entonces, esta no es la revolución del siglo: lo que limita la energía producida en un sitio donde hay agua dulce para diluir, es la cantidad de agua dulce que llega al mar. la superficie de la membrana para el río no es el factor limitante

el precio de la membrana es más importante que la superficie

¿serán estos nanotubos más baratos a la misma potencia?

Si las membranas de nanotubos son más baratas, sería especialmente útil para la desalinización.
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Caterham756
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Re: ¿Nueva fuente de electricidad por nanotubos?




por Caterham756 » 14/05/19, 21:41

hola, ¿puedes explicarme cómo podemos recuperar la energía eléctrica producida por este fenómeno electroquímico?
¿Y cómo puede el nanotubo producir energía eléctrica que no entendí bien?

gracias de antemano científicos!
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