Čína získává palivo pro hypersonické zbraně z mořské vody.

Podle SCMP vědci ze Severozápadní zemědělské a lesnické univerzity (Čína) vyvinuli novou technologii, která umožňuje extrakci a sběr boru z mořské vody.

Bór je lehký prvek používaný jako pevné palivo pro scramjetové motory některých pokročilých čínských hypersonických zbraní. Kromě toho je klíčovou součástí magnetů vzácných zemin na bázi neodymu, železa a bóru, což je materiál široce používaný v průmyslu a obraně.

Uprostřed obchodního napětí souvisejícího se strategickými minerály je potřeba stabilních dodávek boru, spolu s neodymem a železem, pro globální dodavatelské řetězce stále důležitější.

Bor hraje klíčovou roli při výrobě paliva pro čínské hypersonické zbraně. (Foto: SCMP)

Čína má největší světovou poptávku po boru, ale není jeho významným producentem. Většina celosvětových dodávek boru pochází z Turecka a Spojených států.

Mořská voda obsahuje velmi malé množství boru, které současná technologie odsolování reverzní osmózou nedokáže odstranit, a dokonce může jeho koncentraci zvýšit. Dlouhodobé používání filtrované vody, která stále obsahuje bór, může být škodlivé pro zdraví.

Ve studii publikované 7. listopadu v časopise Science Bulletin výzkumný tým uvedl, že technologie solárního odpařování na rozhraní (SDIE) je považována za udržitelné řešení pro produkci sladké vody.

Tým uvedl, že nedávná integrace selektivních adsorbentů do systému SDIE otevřela možnost současného oddělování sladké vody a získávání mnoha cenných prvků, jako je lithium, uran a cesium. Na tomto základě vyvinuli systém napájený solární energií, který umožňuje jak produkci sladké vody, tak i oddělování boru z mořské vody.

Tým vyrobil nový gel s názvem MMS, přičemž jako základ použil alginát sodný a doplnil ho dvěma high-tech sloučeninami, MXene a MgO. MXene je dvourozměrný nanomateriál se strukturou podobnou grafenu, který se vyznačuje účinnou fototermální konverzí, jež urychluje odpařování. MgO zároveň působí jako adsorbent, což umožňuje selektivní zachycení boru.

MMS gel se vyrábí do tenkých plátků o tloušťce 2 mm. Vrchní vrstva plave na hladině vody, aby absorbovala světlo a vyměňovala vzduch, zatímco spodní vrstva je ponořena do mořské vody, kde probíhá proces absorpce.

Pod slunečním zářením se voda z povrchu gelu odpařuje a vytváří koncentrační gradient, který vtahuje mořskou vodu nahoru skrz gel. Část gelu, která je v kontaktu s mořskou vodou, neustále absorbuje vodu a bor, zatímco částice MgO uvnitř bor zadržují.

Podle výzkumného týmu se sladká voda vytváří odpařováním uvnitř kompozitního gelu MXene-MgO, zatímco se uvnitř gelu hromadí bór. V laboratorních testech systém dosáhl maximální rychlosti odpařování 2,14 kg vody/m2 gelu za hodinu a zachytil 225,52 mg bóru.

Účinnost MMS pramení z jeho unikátní vrstevnaté porézní struktury a kombinace MXene a MgO. MXene absorbuje světlo a přeměňuje energii na teplo, zatímco MgO je účinný adsorbent boru. K urychlení zachycování boru přispívají také změny teploty, koncentrace a proudění v gelu.

Pro ověření praktického využití provedl tým venkovní testy v Hongkongu. Po třech hodinách provozu se na horní části zařízení objevila kondenzace. Navzdory relativně slabému březnovému slunečnímu záření gel stále produkoval 5,20 kg vody/m² a zachytil 122,45 mg boru/m². V kondenzované vodě nebyly detekovány žádné ionty boru.

Podle výzkumného týmu lze MMS gel opakovaně použít. Po sedmi cyklech zůstala adsorpční kapacita boru nad 86 %, zatímco rychlost odpařování se téměř nesnížila.

„Výsledky ukazují, že MMS má velký potenciál pro současnou produkci sladké vody a extrakci boru z mořské nebo brakické vody,“ uvedl Fan Zhimin, vedoucí výzkumného projektu, a dodal, že tým chce pokračovat ve vyhodnocování nákladů a škálovatelnosti technologie pro rozsáhlé aplikace.

Komentář (0)