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16
2026
-
04
Small: 跨盐度“自适应”, 层状复合膜破解渗透能稳定输出难题
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背景
基于盐度差发电的反向电渗析被认为是“蓝色能源”的重要路径，可将海水与淡水之间的渗透能直接转化为电能。然而，其性能高度依赖离子交换膜，而现实环境中的盐度变化范围大（0.05–5 M），远非实验室中理想的单一条件。在不同盐度下，离子屏蔽效应（Debye长度）显著变化，导致离子分配、选择性及传输阻力发生根本转变。因此，针对单一浓度优化的膜在实际环境中往往性能下降，成为制约RED技术应用的关键瓶颈。
创新
近日，南京工业大学仲兆祥、刘泽贤教授团队提出“组分可调层状膜策略”，通过调控纳米通道结构实现跨盐度条件下的稳定高性能输出：
双参数协同调控：引入Ti3C2Tx MXene与DAS构建层状通道，同时调节通道尺寸与固定电荷密度；
盐度匹配机制建立：
低DAS含量 → 通道更窄、选择性更强 → 适用于高盐环境；高DAS含量 → 通道更宽、传输更快 → 适用于低盐环境；
跨盐度性能优化：在0.05–5 M范围内实现渗透能转换，打破传统“单一*优条件”限制；
传输机制重构：揭示膜电阻为主导因素，并明确其控制来源随盐度变化发生转变：高盐->电荷主导（静电作用）；低盐->尺寸主导（空间限域）；
结构-性能关联建立：建立“膜组分–通道结构–器件性能”的系统关系，实现可预测设计。
意义
该工作改变了渗透能膜的设计思路，将“针对单一工况优化”转向“面向真实环境自适应设计”。通过揭示不同盐度下主导机制的转变，研究建立了统一的设计原则，为开发高性能RED膜提供了清晰路径。更重要的是，该策略展示了通过简单组分调控实现复杂环境适应的可能性，为盐湖、海水浓盐水以及工业废液等多源渗透能利用提供了技术基础。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Ss2OXciWFAQVLqwxGSNAhw
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