“藍(lán)色能源”離發(fā)電更近了

美國《科學(xué)日?qǐng)?bào)》網(wǎng)站3月9日文章，原題：科學(xué)家創(chuàng)造“光滑納米孔”，大幅提升“藍(lán)色能源”效能 “滲透能”通常被稱為“藍(lán)色能源”，這是一種利用鹽水和淡水自然混合來生產(chǎn)可再生電力的新途徑。當(dāng)鹽水和淡水相遇時(shí)，鹽水中的離子通過特殊的“離子選擇性膜”向低鹽度的淡水移動(dòng)。這一過程產(chǎn)生的能量可以用于發(fā)電。

盡管潛力巨大，但此類技術(shù)一直面臨嚴(yán)重障礙。旨在讓離子通過的滲透膜往往會(huì)失去有效分離電荷的能力，耐久性差，導(dǎo)致大多數(shù)滲透能發(fā)電系統(tǒng)仍處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)階段。

德國《自然·能源》期刊近日刊載的一項(xiàng)研究表明，在瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員亞歷山德拉·拉德諾維奇的帶領(lǐng)下，該院納米生物實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家與跨學(xué)科電子顯微鏡中心的研究人員開展合作，發(fā)現(xiàn)了一種應(yīng)對(duì)這些問題的解決方案。該團(tuán)隊(duì)將一種被稱作“脂質(zhì)體”的微小脂質(zhì)氣泡包裹在滲透膜的“納米孔”上，來改善膜兩側(cè)的離子運(yùn)動(dòng)。在普通條件下，這些納米孔允許離子以高精度但極慢的速度通過。然而，當(dāng)涂覆脂質(zhì)體后，納米孔能減小摩擦力，讓特定離子更快通過，提升系統(tǒng)的整體性能。

拉德諾維奇說：“通過將可擴(kuò)展的滲透膜與精確設(shè)計(jì)的納米離子通道相結(jié)合，我們實(shí)現(xiàn)了高效的滲透能量轉(zhuǎn)換，開辟了一條通往藍(lán)色能源未來的道路。”研究中使用的潤滑涂層設(shè)計(jì)基于活細(xì)胞膜中常見的脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)。為測(cè)試這種設(shè)計(jì)，研究人員制作了一種薄膜，其中包含1000個(gè)以六邊形排列的脂質(zhì)體涂層納米孔。然后，他們?cè)谀M海水和河水交匯處天然鹽濃度的條件下測(cè)試該裝置。這套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了每平方米約15瓦的功率密度，輸出功率大約相當(dāng)于普通滲透膜技術(shù)的兩到三倍。這項(xiàng)技術(shù)有望讓“藍(lán)色能源”成為強(qiáng)大可再生的電力來源。

“對(duì)納米孔幾何形狀和表面特性的精確控制從根本上改變滲透膜上的離子傳輸，我們的研究使藍(lán)色能源研究超越性能測(cè)試階段并進(jìn)入真正的應(yīng)用時(shí)代，”納米生物實(shí)驗(yàn)室的一名研究員說。研究的第一作者指出，該團(tuán)隊(duì)使用的“水合潤滑”策略可能并不局限于應(yīng)用在滲透能系統(tǒng)，同樣的原理可以用來設(shè)計(jì)非藍(lán)色能源發(fā)電設(shè)備。（作者普拉蒂克·紹達(dá)等，王會(huì)聰譯）▲