(Phys.org)—Een team van onderzoekers met leden van instellingen in Zuid-Korea en Australië heeft een coating ontwikkeld voor membranen die worden gebruikt in brandstofcellen en vele andere toepassingen waardoor het op een hoog niveau kan blijven presteren, zelfs als de temperatuur stijgt en de vochtigheid daalt tot niveaus waar normaal gesproken de prestaties onder lijden. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , het team beschrijft hun coating, hoe het werkt en de verschillende materialen die door het gebruik ervan kunnen worden verbeterd. Jovan Kamcev en Benny Freeman van de Universiteit van Texas in Austin hebben een News &Views-artikel gepubliceerd in hetzelfde tijdschriftnummer waarin het werk van het team wordt beschreven en de vele manieren waarop de membraancoating met succes is getest.

Membranen zijn een cruciaal onderdeel van machines die afhankelijk zijn van ionische of groottescheiding - enkele bekende toepassingen zijn waterfiltratie-inspanningen, energieopwekking in brandstofcellen en flowbatterijen en door omgekeerde elektrodialyse. Hoewel nuttig, membranen hebben ook de reputatie nogal kwetsbaar te zijn, met als gevolg dure reparaties, vervanging of prestatievermindering. Een voorbeeld hiervan is dat de meeste membranen vochtig moeten worden gehouden om goed te kunnen werken, die in bepaalde omgevingen problematisch kunnen worden. Waterfiltratie in een hete woestijn in het Midden-Oosten, bijvoorbeeld, lijdt wanneer de temperatuur stijgt en de luchtvochtigheid daalt. In deze nieuwe poging het onderzoeksteam meldt dat ze een coating voor membranen hebben ontwikkeld die op dezelfde manier werkt als stomatale poriën in een cactusplant - de poriën gaan open om koolstofdioxide op te nemen in tijden van hogere luchtvochtigheid, zoals 's nachts en dan weer sluiten als de luchtvochtigheid daalt tijdens de hitte van de dag.

De membraancoating wordt gemaakt door een dunne laag fluorgerelateerd materiaal dat waterafstotend is over het membraan te plaatsen, in een omgeving met een lage luchtvochtigheid - onder omstandigheden met een hoge luchtvochtigheid, nanoscheuren verschijnen in het materiaal, waardoor het water in de lucht naar het onderliggende membraan kan gaan. Maar, als de temperatuur stijgt en de luchtvochtigheid daalt, het materiaal wordt strakker, het dichten van de gaten waar de scheuren bestaan, voorkomen dat het water in het membraan verdampt. Kamcev en Benny Freeman melden dat de coating met succes is getest op een breed scala aan toepassingen onder verschillende omgevingsomstandigheden, en dat tot nu toe het heeft bewezen in staat om gevoelige membranen te beschermen in zware omgevingen, waardoor ze in een veel breder scala aan toepassingen kunnen worden gebruikt.

© 2016 Fys.org