Revoluční iontová pumpa: Z mořské vody odstraní sůl a získá lithium s minimem energie

Mezinárodní tým vědců představil inovativní iontovou pumpu, která by mohla zásadně změnit odsolování vody a její čištění. Tato nová technologie využívá ultratenké kovové vrstvy na porézní membráně k řízení pohybu elektricky nabitých částic ve vodě, a to bez potřeby mechanických systémů nebo chemických reakcí.

Na rozdíl od tradičních elektrochemických systémů, které jsou energeticky náročné, tato metoda využívá rychlé elektrické spínání k podpoře toku iontů. Francesca Toma, vedoucí Institutu funkčních materiálů pro udržitelnost v německém Helmholtz-Zentrum Hereon, zdůraznila, že jde o nový způsob nepřetržitého transportu iontů ve vodě, který využívá tzv. ráčnové mechanismy v nanoporézních materiálech. Inovace spočívá v jednoduchém fyzikálním efektu: když je aplikováno nízké elektrické napětí a rychle se zapíná a vypíná, kovová rozhraní procházejí opakovanými cykly nabíjení a vybíjení. Malé nerovnováhy v tomto procesu generují řízený tok iontů, což je efektivně pumpuje bez chemických reakcí nebo pohyblivých částí.

Pro demonstraci potenciálu byla membrána integrována do kompaktního odsolovacího systému. Laboratorní testy ukázaly, že zařízení dokázalo snížit obsah soli ve vodě až o 50 procent při velmi nízkém napětí. Důležité je, že systém dosáhl těchto výsledků bez čerpadel, filtrů vyžadujících tlak nebo chemických přísad, které obvykle zvyšují energetické náklady a složitost stávajících technologií odsolování.

Výzkum, na kterém se podíleli vědci z University of California, Irvine, Tel Aviv University, University of Massachusetts Boston a Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), naznačuje velký potenciál membrány pro vývoj vysoce energeticky účinných řešení pro čištění vody a odsolování. Membrána by také mohla umožnit selektivní oddělování iontů se stejným elektrickým nábojem, například pro získávání lithia z mořské vody, odstraňování těžkých kovů z pitné vody, pokročilou recyklaci baterií a nové diagnostické a senzorové technologie. Projekt byl podpořen významnými finančními institucemi, jako je US National Science Foundation, Department of Energy (DoE) a European Research Council, což podtrhuje důležitost mezioborové spolupráce při řešení globálních vodních výzev. Studie byla publikována v prestižním časopise Nature Materials.