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一種新開發的“雙面”膜可在鹽水與淡水之間產生電力

一種新開發的“雙面”膜可在鹽水與淡水之間產生電力
《中國科學報》 宗華 / 時間:2018-10-31 06:33:40

  據高分子科學前沿微信公眾平臺2018年10月30日訊 想象一下被塞進一輛擁擠的火車,然后發現月臺上還有一輛沒有那么擁擠的火車。你可能想盡快過去。遵循這種平衡做法(被稱為滲透性)的粒子自發地從高濃度區域向低濃度區域移動。如今,科學家利用這種傾向性創建了產生動力的膜——其能從鹽水中獲取電流。
  當由帶正負電荷的粒子束構成的離子鹽在水中溶解時,粒子束會分開,留下正負電荷粒子自由地參與滲透。通過將帶電薄膜放置在鹽水和淡水中間,科學家能為流動的粒子創建一條“高速公路”,從而產生電流。不過,這些膜的制造成本通常很高,并且隨著時間流逝往往會出現泄漏。
  如今,吉林大學姜振華和中科院理化所江雷研究員及周亞紅博士等合作開發了一種新的“守門人”——兩邊擁有不同屬性的“雙面”膜。它們的孔隙大小和膜本身的電荷均不相同。這促成了帶電粒子從一邊到另一邊的穩定流動,同時可防止它們向錯誤的方向流回。這些所謂的“雅努斯膜”——以古羅馬門神和通道之神命名——還可被制造成擁有不同大小的孔隙并容納不同電荷,從而使其接受不同類型的粒子。


一種新開發的“雙面”膜可在鹽水與淡水之間產生電力


  研究人員用咸海水和河流淡水測試了他們的雅努斯膜。他們發現,該設備能將儲存在鹽水中的35.7%的化學能量轉化成可用電力。這和大多數風力渦輪機一樣高效,并且比大多數太陽能電池的效率高。該團隊在日前出版的《科學進展》雜志上報告了這一成果。
  下一步,研究人員計劃建造更大的膜并且測試它們能否承受真實的海水和河水環境。該團隊表示,如果這種膜在“野外”表現得同樣好,便可將其用于為近幾年內沒有其他可再生能源來源的偏遠社區提供電力。這表明,當涉及從移動粒子中獲得能量時,變得有點“兩面派”是件好事情。
 ?。ㄏ嚓P論文信息:DOI:10.1126/science.aav8621)


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