电荷梯度SPEEK膜

渗透能转换效率48%

在50倍NaCl浓度梯度下实现超高阳离子选择性，同时保持优异的化学稳定性，是一种大规模可制备的高效渗透能转换膜。

Guo, Yumeng · Sun, Xiang · Ding, Shaosong · Lu, Jun · Wang, Huanting · 朱英 · 江雷

ACS Nano 2024

具体参数

输出功率密度

{'zh': '9.2', 'en': '9.2'} W m^-2

能量转换效率

{'zh': '48', 'en': '48'} %

阳离子选择性

{'zh': '0.99', 'en': '0.99'}

技术优势

界面无裂缝

采用单一材料构建电荷梯度，避免了异质双层间的界面裂缝，从而提升化学稳定性。

抑制离子浓差极化

电荷密度梯度加速阳离子传输并抑制离子浓差极化，这是其高功率密度的关键。

离子传输能垒更低

DFT计算表明，Na⁺在电荷梯度膜中的传输能垒低于均质SPEEK膜，有利于高效离子传输。

易规模化制备

通过简易的涂覆方法即可大规模制备，适合实际应用。

应用场景

• 渗透能发电：高效捕获盐差能发电，无需异质双层界面。
• 盐差能电池：在50倍盐差下实现48%转换效率，提升发电输出。
• 离子选择性膜：超高阳离子选择性0.99，精准分离离子。
• 离子传输膜：加速阳离子传输并抑制浓差极化，提升通量。