廣東
近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)葉冬冬教授團(tuán)隊(duì)在鹽差能利用與綠色制氫耦合研究方面取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)提出一種納米通道工程策略，通過(guò)連續(xù)微流控紡絲結(jié)合殼聚糖犧牲間隔層的選擇性蝕刻，構(gòu)筑出具有豎直納米通道和互聯(lián)多孔結(jié)構(gòu)的疏松堆積纖維素/MXene納米流體膜（LNM）。相關(guān)成果以題為“Nanochannel-Engineered Cellulose Nanofluidic Membrane Enables Self-Sustained High-Purity Hydrogen Production”的論文發(fā)表在《Advanced Functional Materials》。
鹽差能來(lái)源于海水與河水之間的濃度差，具有可再生、穩(wěn)定性強(qiáng)、分布廣等優(yōu)點(diǎn)，但其高效利用依賴兼具高離子選擇性和快速離子傳輸能力的納流體膜。針對(duì)傳統(tǒng)二維膜易發(fā)生層間重堆疊、通道受限、通量不足等問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)將MXene、纖維素和殼聚糖協(xié)同構(gòu)筑復(fù)合膜，其中殼聚糖作為可去除的犧牲間隔層，在微流控限域和鞘流剪切作用下促使片層有序排列；隨后通過(guò)選擇性蝕刻形成豐富連通孔道，在顯著提升孔隙率與傳質(zhì)效率的同時(shí)，仍保留優(yōu)異的陽(yáng)離子篩分性能。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該LNM的NaCl通量提升至較原始膜提高14.8倍，陽(yáng)離子遷移數(shù)最高達(dá)到0.89。得益于優(yōu)化的納米通道調(diào)控，膜在濃海水/河水條件下實(shí)現(xiàn)66.5 W m-2的超高輸出功率密度，遠(yuǎn)超商業(yè)基準(zhǔn)膜5.0 W m-2。更重要的是，所收集的鹽差能可直接驅(qū)動(dòng)飽和鹽水電解，實(shí)現(xiàn)自供能高純度氫氣生產(chǎn)，展現(xiàn)出“鹽差能—化學(xué)能”一體化轉(zhuǎn)換的應(yīng)用潛力。該研究為低成本、高選擇性納流體膜的規(guī)模化制備提供了新路徑，也為海洋鹽差能高效利用與綠色氫能制備耦合提供了重要支撐。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一單位，袁開(kāi)宇、舒悅、張藍(lán)月、傅曉童等參與了該研究，葉冬冬教授與合肥工業(yè)大學(xué)王慧慶副教授為共同通訊作者。
論文鏈接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.76670
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