本文转自：科技日报
科技日报采访人员吴长锋
采访人员从中国科学技术大学获悉 ， 该校应用化学系徐铜文、杨正金团队研发了一种磺化的超微孔聚氧杂蒽基（SPX）离子膜 ， 揭示了软物质限域下的离子传递特性 ， 利用膜内亚纳米的亲水微孔实现了极高的离子选择性 ， 提高了盐差能发电的效率 。 该膜材料的设计理念也将盐差能发电的概念从海水-河水体系 ， 拓展到无浓差盐溶液、甚至工业废水体系 。 相关研究成果日前发表在《能源与环境科学》杂志上 。
【本文转自：科技日报科技日报记者 吴长锋记者从中国科学技术大学获悉|我学者实现高效率且多形式的盐差能发电】存在于河水与海水之间的盐差能是一种极具潜力的可再生能源 。 理论上 ， 全球各河口区盐差能总储量高达30TW（太瓦） ， 可利用的有2.6TW 。 用于提取这种能量的方法主要有压力延迟渗透技术（PRO）和反向电渗析技术（RED） 。 尤其是RED技术使用离子交换膜 ， 直接将化学势能转换为电能 ， 具有投资成本更低、能量密度更高等优势 。 因此 ， RED技术引起了广泛的研究兴趣 。
但是RED过程存在两个主要挑战 。 一是缺乏能同时实现高功率密度和高转换效率的膜材料；二是盐差能提取的概念仅限于具有明显渗透压差、盐度差海水和河水的体系 ， 从工业废水等其他水源中提取能源的研究很少 ， 亟需开发出不受复杂盐组成、溶液pH、温度等影响的能量提取过程 ， 实现多种形式的盐差能提取 。

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基于上述两大挑战 ， 团队设计了一种磺化的超微孔聚合物膜SPX ， 用于提取储存在不同浓度溶液中的渗透能 。 SPX膜具有大小为5-9埃的亲水微孔 ， 表现出受表面电荷控制的离子传输和优异的阳离子选择性 。 在模拟海水和河水混合的情形下 ， 能量转换效率保持在38.5%以上 。 利用热梯度和浓度梯度的协同作用 ， 该盐差能提取装置的能量转换效率进一步提高到48.7% ， 接近50%理论上限 。 这是目前为止在50倍氯化钠梯度下报道的最高效率 。
该研究也揭示了亚纳米通道内的尺寸筛分效应 ， 拓展了盐差能发电的概念 。 基于SPX膜的盐差能提取装置在连续运行模式下具有良好的长期稳定性 。 该研究成果将盐差发电的概念拓展到扩散发电 ， 未来或可用于从工业废水中提取能量 。

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