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悉尼科技大學汪國秀教授課題組在Nano Research Energy發(fā)表綜述文章，題為“Progress and prospects of two-dimensional materials for membrane-based osmotic power generation”。

從地球上海水和河水界面的鹽度差異中產生的電能，是未來可持續(xù)發(fā)展的清潔能源之一。其中，基于水分子動力學的壓力延遲滲透和基于離子動力學的反電滲析是兩種主流能量轉化技術，但壓力延遲滲透型的試點工廠最大功率密度不足，不足以實現商業(yè)化。反電滲析技術利用具有選擇透過性的納米流體通道，通過反向電滲析使得陽離子和陰離子選擇性地擴散，從而產生電壓差，為電子設備供電或將能量儲存在電池中。目前，這些納米流體通道由多種膜材料制成，其中二維材料因其高的離子電導率、高的機械強度、大規(guī)模的生產能力和形成超薄層的能力，成為了最有希望的材料。此外，通過混合二維材料與其他納米材料，還能制造出性能增強的納米結構。最新研究表明，幾類應用于鹽度梯度發(fā)電的二維材料及其納米復合材料已經獲得了令人滿意的功率密度。

本綜述主要關注先進二維膜材料在鹽度梯度發(fā)電中的應用。作者概述了反向電滲析的基本原理和離子傳輸機制，總結不同納米結構的二維膜，包括具有納米孔的原子級厚度二維膜、二維層狀膜、具有納米孔的二維層狀膜、二維/一維 和 二維/二維混合膜等；本文系統(tǒng)闡述了二維膜的制備方法、物理特性、離子傳輸特性和滲透能量轉化的原理。最后，作者提出了該領域未來的研究方向，二維材料的進一步研究可以提高鹽度梯度發(fā)電功率，推進其實用化和商業(yè)化進程。
圖 1：（a）Web of Science中2003年至2021年滲透發(fā)電領域的出版物數量和引用數。（b）利用具有離子選擇性的二維材料，從海水和河水中的鹽度差異中利用電能，本文綜述了具有各種納米結構和離子傳輸特性的先進二維膜材料。 

原標題：海水也能發(fā)電？神奇的鹽度梯度發(fā)電二維膜材料！