Metallkorrosion beeinträchtigt die Lebensdauer von Schiffsstahlkonstruktionen erheblich. Der traditionelle kathodische Schutz erfordert einen hohen Verbrauch an Energie und Metallressourcen. Daher ist es unerlässlich, umweltfreundliche und kostengünstige Energiequellen für den Korrosionsschutz zu entwickeln.
Kürzlich konzentrierte sich ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Wang Xiutong vom Institut für Ozeanologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IOCAS) auf triboelektrische Nanogeneratoren (TENGs) als neues Energieumwandlungssystem und entwarf Melaminschaum (MF) /MXene/Ecoflex @TiO2-TENG (FME@TiO2-TENG) für grünen elektrochemischen Korrosionsschutz.
Die Studie wurde veröffentlicht in Nano-Energie am 13. März.
Die Forscher untersuchten die Auswirkungen von MXene- und TiO2-Nanoröhren auf den Ladungsübertragungsmechanismus der Reibschicht. Sie fanden heraus, dass die leitfähigen Eigenschaften und die starke Elektronegativität von MXene eine positive Rolle bei der Ladungsübertragung von Ecoflex spielten. Gleichzeitig könnten TiO2-Nanoröhren die Bildladung einfangen. Die kombinierte Wirkung der obigen zwei Punkte verbesserte die elektrische Ausgangsleistung von TENG, was der Bildung einer besseren kathodischen Schutzwirkung förderlich ist.
Darüber hinaus bewerteten die Forscher die kathodische Schutzwirkung von FME@TiO2-TENG mit Hilfe eines mikroelektrolytischen Zellsystems.
Die TENG-Technologie hat die Vorteile einer breiten Verfügbarkeit von Materialien, geringem Gewicht, niedrigen Kosten und hoher Effizienz der niederfrequenten Energieumwandlung. „In der Meeresumwelt stehen reichlich mechanische Energien wie Windenergie, Wellenenergie, Gezeitenenergie usw. zur Verfügung, die eine bequeme Energiequelle für den Korrosionsschutz mit TENG darstellen“, sagte Nan Youbo, Erstautor der Studie.
„Diese Studie demonstriert das Potenzial von TENG als grüne Energiequelle für den elektrochemischen kathodischen Schutz, der eine Sicherheitsgarantie für die Strukturen und Ausrüstungen in Meeresumgebungen bieten würde“, sagte Prof. Wang.
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Youbo Nan et al, Synergistische Effekte des Ladungstransports und Einfangens in Tribomaterialien für aufgeladene triboelektrische Nanogeneratoren, Nano-Energie (2023). DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108345