海水和河水之間的滲透壓差是一種具有前景的可再生能源,但當前的滲透能轉換過程功率輸出有限,主要是沒有專門用于滲透能轉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實現(xiàn)高性能的反向電滲析,促進對可再生滲透能的高效捕獲。
近日,中國科學院理化技術研究所仿生智能界面科學中心江雷、聞利平等系統(tǒng)總結了基于納流體的滲透能量轉換技術:講述了該領域的發(fā)展歷史,比較了納米流體通道膜相對于商業(yè)離子交換膜在結構和功能上的優(yōu)點;介紹了兩種典型的滲透能量轉換裝置,并從熱力學分析了其能量轉換過程及電解質種類的影響;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,并進一步介紹了可以實現(xiàn)高性能滲透能量轉換的若干先進膜結構,即離子二極管膜、具有三維界面膜、插層膜、多層膜、離子電纜膜及界面生長膜;闡述了可有效降低膜阻抗、促進滲透能量轉換的幾種典型策略;介紹了與納米流體膜相關的其他能量轉換體系,即光電轉換、液壓電轉換、熱電轉換和熱滲透能量轉換;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/稀釋的電解質溶液構成。此外,研究人員還進一步介紹了傳統(tǒng)離子交換膜反向電滲析膜堆與其他技術的耦合聯(lián)用,如脫鹽、電化學水裂解、光電化學水裂解、微生物電解池和微生物燃料電池等,可能會為這些技術帶來進展。最后,從基礎和應用的角度分別對該領域進行了展望。
相關綜述論文以Nanofluidics for osmotic energy conversion為題,發(fā)表在Nature Reviews Materials上。
納米流體通道用于滲透能轉換
| 相關新聞: |
| 理化所等應邀撰文評述液態(tài)金屬復合材料新方向 |
| 理化所等發(fā)現(xiàn)將三維體壓縮率“壓縮”到一維的反常力學材料 |
| 理化所等在鋰離子篩分研究中獲進展 |
學習園地