Forscher stellen verbessertes Konzept für Osmosekraftwerke vor

14. Juli 2016, 06:00
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Theoretisch könnte Membran von einem Quadratmeter Größe etwa ein Megawatt Leistung produzieren

Lausanne – Osmosekraftwerke – bislang nur in Prototypenform existierend – erzeugen Energie, indem sie den unterschiedlichen Salzgehalt von Meer- und Süßwasser nutzen. Schweizer Wissenschafter um Aleksandra Radenovic von der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) (EPFL) stellen nun in "Nature" ein solches System vor, das eine bisher unerreichte Stromausbeute ermögliche.

Die Neuerung

Das Geheimnis steckt in einer neuartigen Membran, die nur drei Atome dick ist, wie die Hochschule mitteilte. Sie besteht aus Molybdändisulfid und trennt zwei Behälter, einer gefüllt mit Meerwasser, einer mit Süßwasser. Durch eine Nano-Pore in dieser Membran fließen geladene Teilchen vom Meerwasser zum Süßwasser, um den unterschiedlichen Salzgehalt auszugleichen. Ihre Elektronen werden dabei an eine Elektrode übertragen.

Außerdem sei die Pore so beschaffen, dass sie nur positiv geladene Ionen hindurch lasse und die negativ geladenen größtenteils zurückhalte. So entstehe eine Spannung zwischen den beiden Behältern, die den abgezweigten Elektronen erlaube, als Strom zu fließen.

Die optimale Größe für diese Nano-Pore zu bestimmen, war laut den Schweizer Forschern kein leichtes Unterfangen: "Wenn sie zu groß ist, kämen negative Ionen hindurch und die resultierende Spannung wäre zu tief", erklärte Studienautor Jiandong Feng. "Ist sie zu klein, kommen nicht genug Ionen hindurch und der Strom wäre zu schwach."

Den Berechnungen der Forscher zufolge könnte ein Quadratmeter dieser Membran etwa ein Megawatt Leistung produzieren – genug für rund 50.000 Energiesparlampen -, wenn knapp ein Drittel ihrer Fläche mit solchen Nano-Poren bedeckt wäre. Die Herausforderung sei nun herauszufinden, wie man möglichst einheitliche Poren erzeugen kann.

Was bislang möglich ist

Der Einsatz von Osmosekraftwerken bietet sich an Flussmündungen an, wo Süßwasser auf Meerwasser trifft. Einige Pilotprojekte gibt es bereits in Norwegen, den Niederlanden, Japan und den USA. Bisher werden in den meisten Systemen aber relativ empfindliche Membranen aus organischem Material benutzt, die wenig Strom produzieren, schrieb die EPFL. Wenn diese Technologie robuster werde, könne sie dereinst eine wichtige Rolle als saubere und zuverlässige Energiequelle spielen. (APA, red, 14. 7. 2016)

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