功能性Al₂O₃ / SiO₂纳流膜

pH-热协同增效

通过pH和热定位协同调控膜表面电荷，实现单一纳流通道最高输出功率10 pW与16%能量转换效率。

Zheng, Liu · Qingyuan, Liu · Xinzhe, Liu · 刘国华

Desalination 2024

具体参数

输出功率

{'zh': '10', 'en': '10'} pW

能量转换效率

{'zh': '16', 'en': '16'} %

技术优势

电荷可反转

通过改变pH和温度梯度，膜表面电荷符号可从正变负，主动调控离子选择性和能量输出。

功率密度高

在最佳耦合条件下，单个膜通道输出功率高达10 pW，效率达16%，优于常规单一调控策略。

按需设计

揭示了溶液、膜和热条件的耦合机制，为根据应用场景定制膜性能提供了理性设计路径。

应用场景

• 盐差能收集：直接利用海水-淡水界面发电，主动调控输出。
• 纳流控能量转换：集成到纳流控芯片中，按需转换离子梯度能量。
• 蓝色能源器件：提供可定制的膜组件，提高蓝色能源器件效率。
• 离子选择性膜：利用pH/热调节选择性，替代固定电荷膜。