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30
2026
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04
Joule: 昼夜不停的“蓝色发电”，蒸发驱动渗透能实现规模化稳定输出
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背景
太阳能是丰富的可再生能源来源，但当前主流光伏技术存在一个根本局限——间歇性。昼夜交替与天气变化使其难以实现持续供电。相比之下，基于盐度差的渗透能发电能够连续运行，被认为是实现稳定绿色能源的重要路径。然而，现有渗透能技术长期面临两大瓶颈：一是高性能往往仅存在于纳米尺度通道中，难以放大；二是随着膜面积增加，离子传输效率下降，导致功率密度显著衰减。因此，如何在大面积条件下实现*且稳定的能量输出，成为该领域的核心挑战。
创新
近日，南京航空航天大学郭万林院士团队提出了一种“自然蒸发驱动的渗透能发电体系”，实现了从机制到器件的突破：
蒸发耦合渗透能机制：利用太阳驱动的自然蒸发维持盐度梯度，实现无需外部输入的持续离子驱动，从而实现昼夜稳定输出；
能垒工程优化膜结构：构建Nafion/石墨烯氧化物复合膜，通过调控离子传输能垒，实现高选择性与低阻力协同优化；
高性能单器件突破：在1 cm²尺度下实现8.5 W m⁻²的功率密度（0.3 V, 12 mA），较已有报道提升一个数量级；
规模化集成能力验证：
400个单元串联输出100 V，可直接驱动电子设备（如手机）；
实现1000 cm²大面积器件，仍保持0.66 W m⁻²的功率密度；
昼夜连续运行：在光照与无光条件下均可稳定输出，突破传统太阳能“白天发电”的限制。
意义
该工作实现了渗透能系统在高功率密度、规模化与连续运行三者之间的统一，标志着蓝色能源从概念走向实际应用的重要一步。通过引入蒸发驱动机制，研究将太阳能的“间歇输入”转化为“持续输出”，为构建绿色能源系统提供了新思路。同时，大面积器件与模块化集成的成功验证，也表明该技术具备现实工程应用潜力。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/KuIlMgdJJAQSTNb05ykc9w
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