“蓝色能源”离发电更近了

美国《科学日报》网站3月9日文章，原题：科学家创造“光滑纳米孔”，大幅提升“蓝色能源”效能 “渗透能”通常被称为“蓝色能源”，这是一种利用盐水和淡水自然混合来生产可再生电力的新途径。当盐水和淡水相遇时，盐水中的离子通过特殊的“离子选择性膜”向低盐度的淡水移动。这一过程产生的能量可以用于发电。

尽管潜力巨大，但此类技术一直面临严重障碍。旨在让离子通过的渗透膜往往会失去有效分离电荷的能力，耐久性差，导致大多数渗透能发电系统仍处于实验室实验阶段。

德国《自然·能源》期刊近日刊载的一项研究表明，在瑞士洛桑联邦理工学院研究人员亚历山德拉·拉德诺维奇的带领下，该院纳米生物实验室的科学家与跨学科电子显微镜中心的研究人员开展合作，发现了一种应对这些问题的解决方案。该团队将一种被称作“脂质体”的微小脂质气泡包裹在渗透膜的“纳米孔”上，来改善膜两侧的离子运动。在普通条件下，这些纳米孔允许离子以高精度但极慢的速度通过。然而，当涂覆脂质体后，纳米孔能减小摩擦力，让特定离子更快通过，提升系统的整体性能。

拉德诺维奇说：“通过将可扩展的渗透膜与精确设计的纳米离子通道相结合，我们实现了高效的渗透能量转换，开辟了一条通往蓝色能源未来的道路。”研究中使用的润滑涂层设计基于活细胞膜中常见的脂质双分子层结构。为测试这种设计，研究人员制作了一种薄膜，其中包含1000个以六边形排列的脂质体涂层纳米孔。然后，他们在模拟海水和河水交汇处天然盐浓度的条件下测试该装置。这套系统实现了每平方米约15瓦的功率密度，输出功率大约相当于普通渗透膜技术的两到三倍。这项技术有望让“蓝色能源”成为强大可再生的电力来源。

“对纳米孔几何形状和表面特性的精确控制从根本上改变渗透膜上的离子传输，我们的研究使蓝色能源研究超越性能测试阶段并进入真正的应用时代，”纳米生物实验室的一名研究员说。研究的第一作者指出，该团队使用的“水合润滑”策略可能并不局限于应用在渗透能系统，同样的原理可以用来设计非蓝色能源发电设备。（作者普拉蒂克·绍达等，王会聪译）▲