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  隨著當(dāng)今世界的快速發(fā)展，能源已經(jīng)成為人類社會賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。然而傳統(tǒng)的化石能源至今仍存在著不可持續(xù)、生態(tài)破壞等諸多問題。開發(fā)利用新型的可持續(xù)發(fā)展的清潔能源勢在必行，是世界發(fā)展的共同議題。 

  海水中蘊(yùn)藏著巨大的能量，又稱“藍(lán)色能源”，鹽差能就是其中典型的一種，廣泛存在于江河的入海處。早在1954年，R.E Pattle教授就預(yù)言，當(dāng)海水和淡水在界面混合時(shí)，由于鹽度不同，海水對于淡水存在滲透壓以及稀釋熱、吸收熱、濃淡電位差等濃度差能，且該能量可以被收集及轉(zhuǎn)化。目前地球上存在著26億千瓦可利用的鹽差能，被認(rèn)為是一種極其有利用前景的藍(lán)色能源。

Janus膜的制備和結(jié)構(gòu)示意圖

  中科院理化所江雷院士團(tuán)隊(duì)在鹽差發(fā)電方面開展了系列工作，近日，團(tuán)隊(duì)成員周亞紅博士與吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院特塑中心姜振華教授團(tuán)隊(duì)合作，通過分子功能性精確設(shè)計(jì)，制備了一系列表面電荷極性/電荷密度可調(diào)的功能化聚芳醚的離子型聚合物。基于此，該類聚合物制備了系列Janus三維納米多孔膜，并將其利用于濃差發(fā)電，在50倍濃度梯度條件下實(shí)現(xiàn)了2.66 W/m2的功率密度，并在500倍濃度梯度下實(shí)現(xiàn)了5.1 W/m2的高功率密度。通過多級膜集聯(lián)，可以驅(qū)動小型電器等正常工作。這一研究成果以 “Unique Ion-Rectification in Hypersaline Environment: A High-Performance and Sustainable Power Generator System”為題在線發(fā)表于Science Advances(DOI:10.1126/sciadv.aau1665)。 

  論文發(fā)表后，該工作被Science雜志社作為亮點(diǎn)進(jìn)行報(bào)道，包括新華社在內(nèi)的諸多國內(nèi)外多家媒體也對此工作進(jìn)行了報(bào)道，他們認(rèn)為該研究推進(jìn)了在鹽差發(fā)電領(lǐng)域?qū)τ谙抻蚩臻g內(nèi)離子傳輸?shù)幕纠斫猓貙捔斯δ芑胤N工程高分子的應(yīng)用前景，為設(shè)計(jì)和制備新型、高效的可持續(xù)清潔能源器件奠定了基礎(chǔ)，展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。 

  論文鏈接：http://advances.sciencemag.org/content/4/10/eaau1665