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悉尼科技大學(xué)汪國(guó)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(chǎn)生的電能，是未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的清潔能源之一。其中，基于水分子動(dòng)力學(xué)的壓力延遲滲透和基于離子動(dòng)力學(xué)的反電滲析是兩種主流能量轉(zhuǎn)化技術(shù)，但壓力延遲滲透型的試點(diǎn)工廠最大功率密度不足，不足以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。反電滲析技術(shù)利用具有選擇透過(guò)性的納米流體通道，通過(guò)反向電滲析使得陽(yáng)離子和陰離子選擇性地?cái)U(kuò)散，從而產(chǎn)生電壓差，為電子設(shè)備供電或?qū)⒛芰績(jī)?chǔ)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(dǎo)率、高的機(jī)械強(qiáng)度、大規(guī)模的生產(chǎn)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(guò)混合二維材料與其他納米材料，還能制造出性能增強(qiáng)的納米結(jié)構(gòu)。最新研究表明，幾類(lèi)應(yīng)用于鹽度梯度發(fā)電的二維材料及其納米復(fù)合材料已經(jīng)獲得了令人滿(mǎn)意的功率密度。

本綜述主要關(guān)注先進(jìn)二維膜材料在鹽度梯度發(fā)電中的應(yīng)用。作者概述了反向電滲析的基本原理和離子傳輸機(jī)制，總結(jié)不同納米結(jié)構(gòu)的二維膜，包括具有納米孔的原子級(jí)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(zhuǎn)化的原理。最后，作者提出了該領(lǐng)域未來(lái)的研究方向，二維材料的進(jìn)一步研究可以提高鹽度梯度發(fā)電功率，推進(jìn)其實(shí)用化和商業(yè)化進(jìn)程。
圖 1：（a）Web of Science中2003年至2021年滲透發(fā)電領(lǐng)域的出版物數(shù)量和引用數(shù)。（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(jié)構(gòu)和離子傳輸特性的先進(jìn)二維膜材料。 

原標(biāo)題：海水也能發(fā)電？神奇的鹽度梯度發(fā)電二維膜材料！