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资源友好型全天然2D纳米流体膜
材料人客服小谭     14天前 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
大规模的盐差能量收集和利用
关键性能:
相较于前述黏土膜工作提高了1.7倍,在二维纳流体盐差能发电领域处于领先水平
产品介绍:

北京工业大学张倩倩教授等人开发了一种纤维素纳米纤维插层蒙脱土纳米片基体的全天然二维纳流体膜,并创新地采用膜材生命周期评价技术展示了其重要的经济、资源和环境效益。一方面,柔性纳米纤维与刚性纳米片桥联形成的空间互锁结构有效提升了二维纳流体膜的稳定性,是构筑高离子通量的大面积、高强度(149 MPa)薄膜的基础;另一方面,纤维素丰富的负电基团显著提升了层间纳米通道的空间负电荷密度,促进了阳离子在二维纳流体膜中的选择性快速传输。基于上述设计,在模拟海水/河水(0.5 M/0.01 M NaCl)条件下,全天然二维纳流体膜的渗透能输出功率达到8.61 W m-2,相较于前述黏土膜工作提高了1.7倍,在二维纳流体盐差能发电领域处于领先水平。得益于优异的结构稳定性和均一性,当膜面积扩大至约700 cm2时,不同选区均实现了超过8 W m-2的高效渗透能量捕获和超过30天的稳定能量输出,为规模化渗透能量收集和使用奠定了基础。为了探究其实际应用价值,进一步针对全天然二维纳流体膜开展了详细的生命周期评价(LCA)和技术经济分析。研究结果表明,相较于主流氧化石墨烯和MXene基二维纳流体膜,本工作构筑的黏土膜使得全生命周期过程资源消耗降至1/14、温室气体排放降至1/9、生产成本降至1/13,展示出重要的经济、资源和环境效益。综上,本工作为开发可持续、全天然的二维纳流体膜提供了新思路,为大规模的盐差能量收集和利用提供了绿色、便捷、经济的新策略,有望推动膜基新能源技术的发展和应用。相关成果以 “All-natural 2D nanofluidics as highly-efficient osmotic energy generators” 为标题发表于国际权威期刊《Nature Communications》。

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