為了實現碳中和，能源轉換和儲存技術的進步至關重要。由於選擇性滲透膜的滲透性和選擇性之間的權衡，目前的水能源裝置受到性能限制。這種權衡阻礙了能量轉換和儲存系統的效率，因此需要開發能夠有效平衡這些特性的薄膜。由於這些挑戰，需要進一步研究來探索創新的膜結構，以提高能量轉換和儲存設備的性能。

清華大學研究團隊發表學習在能源材料與裝置。他們開發了一種新型「島橋」結構的奈米流體膜，以解決平衡能量轉換和選擇性的滲透性和選擇性的關鍵挑戰。儲存系統。這種創新的膜設計可望顯著提高水能設備的效率，為更有效、更可靠的再生能源解決方案鋪路。

該研究引入了一種開創性的「島橋」設計，將二維奈米帶和奈米片自組裝成奈米流體膜。奈米片充當具有高表面電荷密度的孤立島，提供卓越的離子選擇性。同時，橋狀奈米帶由於其低表面電荷密度和高縱橫比而增強了滲透性和水穩定性。

分子模擬和實驗表明，這些薄膜可顯著提高滲透發電機和鋅金屬電池的性能。值得注意的是，該膜實現了功率密度滲透發電功率達 18.1 W/m²，超過 5 W/m² 的商業基準。

此外，這些薄膜在鋅金屬電池中表現出高庫侖效率和延長的使用壽命，展示了它們在改善儲能解決方案方面的潛力。這種設計有效地平衡了滲透性和選擇性，解決了當前能量轉換和儲存技術的主要瓶頸，並顯示了可擴展應用在提高這些系統的效率和穩定性方面的前景。

該研究的主要研究員於雷博士強調了他們的發現的重要性，「我們創新的島橋奈米流體薄膜標誌著能源技術的重大進步。透過有效平衡滲透性和選擇性，這些薄膜不僅提高了能源效率能量轉換和儲存裝置還提供穩定且可擴展的解決方案。這項突破為整合開闢了新的可能性再生能源進入電網，這對於實現全球碳中和目標至關重要。

這些高性能薄膜的成功實施可以透過提供更有效率、更可靠的方式徹底改變再生能源領域能量轉換和儲存解決方案。這些進步為加強再生能源與電網的整合鋪平了道路，為全球碳中和目標做出了重大貢獻。

更多資訊：高一夫等人，用於高性能水能量轉換和儲存的“島橋”結構奈米流體膜，能源材料與裝置（2024）。DOI：10.26599/EMD.2024.9370041

提供者：清華大學出版社