利用蓝色能源：先进的纳米流体膜提高水生能源转换效率

Josiah02

　　为了实现碳中和，能源转换和存储技术的进步至关重要。由于选择性渗透膜中渗透性和选择性之间的权衡，当前的水性能源设备性能有限。这种权衡妨碍了能源转换和存储系统的效率，因此需要开发能够有效平衡这些特性的膜。由于这些挑战，需要进一步研究以探索能够提高能源转换和存储设备性能的创新膜结构。
　　清华大学研究团队在《能源材料与器件》上发表研究成果，研发出一种新型“岛桥”结构纳米流体膜，解决了能源转换和存储系统中平衡渗透性和选择性的关键挑战。这种创新的膜设计有望显著提高水性能源装置的效率，为更有效、更可靠的可再生能源解决方案铺平道路。
　　该研究引入了一种开创性的“岛桥”设计，将二维纳米带和纳米片自组装成纳米流体膜。纳米片充当具有高表面电荷密度的孤立岛，提供卓越的离子选择性。同时，桥状纳米带由于其低表面电荷密度和高纵横比而增强了渗透性和水稳定性。
　　分子模拟和实验表明，该膜可显著提高渗透发电和锌金属电池的性能。值得注意的是，该膜在渗透发电中实现了18.1 W/m² 的功率密度，超过了 5 W/m² 的商业基准。
　　此外，该膜在锌金属电池中表现出较高的库仑效率和较长的使用寿命，展示了其在改善储能解决方案方面的潜力。这种设计有效地平衡了渗透性和选择性，解决了当前能源转换和存储技术的一个主要瓶颈，并有望在提高这些系统的效率和稳定性方面实现可扩展的应用。
　　该项研究的首席研究员余雷博士强调了他们研究成果的重要意义：“我们创新的岛桥纳米流体膜标志着能源技术的重大进步。通过有效平衡渗透性和选择性，这些膜不仅提高了能源转换和存储设备的效率，而且还提供了稳定且可扩展的解决方案。这一突破为将可再生能源整合到电网中开辟了新的可能性，这对于实现全球碳中和目标至关重要。”
　　这些高性能膜的成功实施将通过提供更高效、更可靠的能源转换和存储解决方案，彻底改变可再生能源领域。这些进步为加强可再生能源与电网的整合铺平了道路，为实现全球碳中和目标做出了重大贡献。