Нанотрубки из нитрида бора ускорили движение лития в 30 раз: найдена новая «супермагистраль» для аккумуляторов

Последние научные изыскания открыли уникальный потенциал нанотрубок из нитрида бора: выяснилось, что они транспортируют ионы лития с интенсивностью, многократно превышающей теоретические прогнозы. Примечательно, что данные наноканалы функционируют не просто как скоростной «коридор», но и как высокоэффективный селективный фильтр, беспрепятственно пропуская литий и отсеивая посторонние ионы.

Исследователи убеждены, что подобные характеристики делают наноструктуры на базе нитрида бора мощным фундаментом для мембранных технологий будущего. Перспективы их внедрения охватывают широкий спектр областей: от энергетики, основанной на использовании градиента солености воды, до оптимизации процессов добычи лития, который является фундаментом для индустрии современных накопителей энергии.

Как подчеркнул соавтор разработки, доцент Иллинойсского университета в Чикаго Сангил Ким, экспериментальные показатели ионной проводимости не только превзошли математические модели, но и установили новый рекорд для подобных систем.

Управление ионными потоками на наноуровне — критический вызов для создания батарей нового поколения, опреснительных систем и технологий извлечения ценных ресурсов. Ключевая сложность заключается в достижении идеального баланса между пропускной способностью и избирательностью мембран.

В ходе эксперимента группа ученых сформировала мембрану, состоящую из колоссального массива заряженных нанотрубок. Испытания в средах с различной степенью солености показали ошеломляющий результат: ионы лития преодолевали препятствие в 31 раз быстрее, чем это предсказывала физическая теория, демонстрируя при этом превосходные показатели фильтрации.

Чтобы доказать жизнеспособность концепции, команда разработала прототип генератора, преобразующего осмотическую энергию растворов в электричество. Вырабатываемого ресурса вполне хватило для функционирования маломощной электроники, такой как калькуляторы или электронные часы.

Авторы проекта отмечают концептуальное сходство их разработки с природными механизмами: аналогичным образом функционируют электрические угри, генерирующие разряд посредством точного контроля ионного транспорта в специфических биологических структурах.

Дальнейшие усилия коллектива будут сфокусированы на промышленном внедрении технологии, в частности, для нужд рекуперации лития из отработанных аккумуляторов, а также на детальном изучении механизмов столь стремительного движения ионов в наноразмерных каналах.

Источник: iXBT