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我國科學家制備多孔納米流體膜實現高性能滲透能量轉換
日期:2020年04月03日 18:20     

  淡水和海水之間的離子梯度被認為是一種很有前景的可再生能源,也被稱為藍色滲透能或鹽度梯度能。目前,膜基反電滲析技術是收集該能源的主要技術之一,其中使用的膜主要為離子交換膜,但是由于離子交換膜的離子傳輸效率相對較低,導致目前的反電滲析技術普遍存在滲透能轉化效率低下的問題,阻礙了其在實際中的應用。
  近期,我國科學家在電鰻細胞膜具有高速離子通道的多孔結構啟發下,將多孔結構材料與納米流體相結合,研發了一種基于水凝膠的多孔納米流體膜,可實現滲透能的高效轉化。研究團隊采用順序葉片鑄造法,制備了由一層功能聚電解質水凝膠膜和一層多孔芳綸納米纖維支撐膜組成的有機非均相膜。該多孔納米流體膜固有的靜電、化學和結構上的不對稱性,使得系統具有穩定的離子二極管效應,極大地促進了陽離子從納米纖維層向水凝膠層的傳輸。此外,水凝膠層可以為離子擴散提供一個廣泛充電的三維網絡,從而可以大大提高界面傳輸效率,為實現鹽度梯度發電提供了基礎。將天然海水與河水混合時,利用該多孔納米流體膜來發電,其功率輸出高達約5.06Wm-2,證明了該多孔納米流體膜在非均相滲透發電領域的巨大前景,為膜基反電滲析技術及藍色滲透能的發展提供了新的思路與視角。
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