ACS Nano:纳米通道界面设计在能源利用领域的应用

发布日期:2018-3-12     浏览次数:889次    发布者:刘春英    

       纳米通道界面设计是提高能源利用效率、推动纳米通道能源利用实际应用的方式之一,例如压力驱动能源转换器件,盐差能源转换池和脱盐装置。新兴的界面修饰策略,例如仿生界面设计、动态液体界面设计以及对称/非对称界面设计可以实现界面的功能化,为纳米通道在能源利用领域开辟新的途径。近日,侯旭教授课题组在ACS Nano (2018, 12 (2), 908–911)发表题为“Interface Design ofNanochannels for Energy Utilization”的Perspective。评述了纳米通道界面设计在能源转换、能源节约、能源回收方面的应用。动电效应和盐差效应是通过在双电层中离子输运将其他能量转换为电能;表面电荷密度和有效孔径的调节会影响能量转换效率;滑移界面的构建和将液体门控概念引入纳米通道中有助于节约能源;在海水脱盐电容去离子化系统中,界面设计的最优化将提高能量回收效率。

       研究工作得到国家自然科学基金委(项目批准号:21673197、21621091、51706191),青年海外高层次人才引进计划第十二批“千人计划”青年项目,高等学校学科创新引智计划(项目批准号:B16029)和厦门大学校长基金(项目批准号:20720170050)等资助与支持。

          

  左上:压力驱动液体通过纳米通道,导致双电层中离子流动,产生电流,从而将机械能转换为电能。

  右上:在浓度梯度下,离子自发从高浓度向低浓度扩散,将吉布斯自由能转换为电能。

  左下:通过在界面修饰离子型表面活性剂,在内表面构建滑移界面。压力驱动而产生的电流与界面上离子型表面活性剂的移动有关。

  右下:优化设计的界面能够提高海水脱盐电容去离子化系统能源回收效率。


       论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b07923

       课题组主页:http://xuhougroup.xmu.edu.cn/