高强Janus三维多孔膜成为“蓝色能源”的高效捕手

Janus膜的制备和结构示意图

　　随着当今世界的快速发展，能源已经成为人类社会赖以生存和发展的基础。然而传统的化石能源至今仍存在着不可持续、生态破坏等诸多问题。开发利用新型的可持续发展的清洁能源势在必行，是世界发展的共同议题。 

　　海水中蕴藏着巨大的能量，又称“蓝色能源”，盐差能就是其中典型的一种，广泛存在于江河的入海处。早在1954年，R.E Pattle教授就预言，当海水和淡水在界面混合时，由于盐度不同，海水对于淡水存在渗透压以及稀释热、吸收热、浓淡电位差等浓度差能，且该能量可以被收集及转化。目前地球上存在着26亿千瓦可利用的盐差能，被认为是一种极其有利用前景的蓝色能源。 

　　中科院理化所江雷院士团队在盐差发电方面开展了系列工作，近日，团队成员周亚红博士与吉林大学化学学院特塑中心姜振华教授团队合作，通过分子功能性精确设计，制备了一系列表面电荷极性/电荷密度可调的功能化聚芳醚的离子型聚合物。基于此，该类聚合物制备了系列Janus三维纳米多孔膜，并将其利用于浓差发电，在50倍浓度梯度条件下实现了2.66 W/m²的功率密度，并在500倍浓度梯度下实现了5.1 W/m²的高功率密度。通过多级膜集联，可以驱动小型电器等正常工作。这一研究成果以 “Unique Ion-Rectification in Hypersaline Environment: A High-Performance and Sustainable Power Generator System”为题在线发表于Science Advances(DOI:10.1126/sciadv.aau1665)。 

　　论文发表后，该工作被Science杂志社作为亮点进行报道，包括新华社在内的诸多国内外多家媒体也对此工作进行了报道，他们认为该研究推进了在盐差发电领域对于限域空间内离子传输的基本理解，拓宽了功能化特种工程高分子的应用前景，为设计和制备新型、高效的可持续清洁能源器件奠定了基础，展现出巨大应用潜力。 

　　论文链接：http://advances.sciencemag.org/content/4/10/eaau1665 

　　新闻链接： 

　　http://www.sciencemag.org/news/2018/10/two-faced-membrane-can-create-electricity-nothing-salty-water 

　　https://phys.org/news/2018-10-efficient-membrane-based-harvesting-osmotic-power.html