海水和河水之間的滲透壓差是一種很有前景的可再生能源,當(dāng)前的滲透能轉(zhuǎn)換過程功率輸出十分有限,主要是沒有專門用于滲透能轉(zhuǎn)換的高性能的離子選擇性透過膜。具有可控離子傳輸行為的納米流體通道能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的反向電滲析,促進(jìn)對可再生滲透能的高效捕獲。
近日,中科院理化所仿生智能界面科學(xué)中心江雷、聞利平團隊系統(tǒng)地總結(jié)了基于納流體的滲透能量轉(zhuǎn)換技術(shù):詳細(xì)講述了該領(lǐng)域的發(fā)展歷史,比較了納米流體通道膜相對于商業(yè)離子交換膜在結(jié)構(gòu)和功能上的優(yōu)點;介紹了兩種典型的滲透能量轉(zhuǎn)換裝置,并從熱力學(xué)分析了其能量轉(zhuǎn)換過程以及電解質(zhì)種類的影響;從有無表面可離子化基團的角度,講述了材料在水中的若干種典型帶電機制,并進(jìn)一步介紹了可以實現(xiàn)高性能滲透能量轉(zhuǎn)換的若干先進(jìn)膜結(jié)構(gòu),即離子二極管膜、具有三維界面膜、插層膜、多層膜、離子電纜膜以及界面生長膜;闡述了可以有效降低膜阻抗,促進(jìn)滲透能量轉(zhuǎn)換的幾種典型策略;介紹了與納米流體膜相關(guān)的其他能量轉(zhuǎn)換體系,即光電轉(zhuǎn)換、液壓電轉(zhuǎn)換、熱電轉(zhuǎn)換和熱滲透能量轉(zhuǎn)換;反向電滲析膜堆由多層的陽離子/陰離子選擇性膜以及濃縮/稀釋的電解質(zhì)溶液構(gòu)成。
納米流體通道用于滲透能轉(zhuǎn)換
研究人員進(jìn)一步介紹了傳統(tǒng)離子交換膜反向電滲析膜堆與其他技術(shù)的耦合聯(lián)用,如脫鹽、電化學(xué)水裂解、光電化學(xué)水裂解、微生物電解池和微生物燃料電池等,可能會為這些技術(shù)帶來革命;最后,從基礎(chǔ)和應(yīng)用的角度分別對該領(lǐng)域進(jìn)行了展望。
相關(guān)綜述論文以Nanofluidics for osmotic energy conversion為題發(fā)表于Nature Reviews Materials上。
責(zé)任編輯:lq
-
納米
+關(guān)注
關(guān)注
2文章
687瀏覽量
36920 -
電解質(zhì)
+關(guān)注
關(guān)注
6文章
791瀏覽量
19975 -
可再生能源
+關(guān)注
關(guān)注
1文章
668瀏覽量
39471
原文標(biāo)題:納米流體通道實現(xiàn)高效滲透能捕獲
文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論