粘土纳米片夹层离子膜

离子通量提升5倍

通过在二维纳米流体膜内引入平行粘土纳米片阵列，同时提升膜的机械强度与离子选择性，打破两者此消彼长的传统限制。

Wei, Changxin · Zhou, Yi · Xiaotong, Yang · 卢予沈 · Aiqin, Wang · Yihe, Zhang · 张娜

Journal of Membrane Science 2023

参数信息

电流密度提升倍数

5

阳离子迁移数

0.98

最大输出功率密度

0.70 W m⁻²

离子渗透内阻

30 kΩ

离子渗透能垒

2.13 kJ mol⁻¹

技术优势

同时提高选择性和强度

粘土纳米片阵列既重新分布了内应力从而提升拉伸强度，又提供了更高的表面电荷密度从而提升离子选择性。

通量提升5倍

夹层结构膜的电流密度约为均质膜的5倍。

阳离子迁移数达0.98

膜对阳离子的选择性通透能力极强，迁移数最高可达0.98。

盐差发电功率提升6倍

模拟海水/河水盐差能转换时，最大输出功率密度从均质膜水平提升约6倍至0.70 W m⁻²。

应用场景

• 盐差能收集：将海水与河水的盐差能高效转换为电能，功率密度提升6倍。
• 蓝电能源：利用可持续的盐差能发电，为蓝色能源提供高效膜材料。
• 柔性离子器件：二维膜结构柔性好，可集成于柔性离子器件作为选择透过性组件。
• 纳流控分离：高表面电荷密度赋予膜优异的离子选择性，适用于纳流控分离。