科技日報記者 李麗云
3月12日，記者從黑龍江大學獲悉，該校研究團隊在“能帶結構匹配的半導體納流體用于光-電-離子介導的超高滲透能轉換”方面取得最新成果，提供了一種開發(fā)“藍色能源”的新路徑。相關研究成果于日前刊發(fā)在國際學術期刊《先進功能材料》上。
隨著全球能源危機加劇以及環(huán)境污染問題日益嚴峻，新型清潔能源的探索與利用已成為當前科研領域亟待解決的核心議題。在海洋與淡水交匯的獨特生態(tài)環(huán)境中，鹽差能作為一種蘊藏量巨大、環(huán)境友好且可持續(xù)利用的能源形式，開發(fā)潛力巨大，被譽為“藍色能源”。反向電滲析技術作為一種前沿轉換技術，能夠將鹽差能直接且高效地轉換為電能，該技術核心組件在于高性能離子選擇性膜材料。然而，傳統(tǒng)離子選擇性膜材料因離子傳輸阻力顯著、能量轉換效率低下等固有缺陷，嚴重阻礙輸出功率密度進一步提升，進而難以滿足實際應用中對于高效、穩(wěn)定能源輸出迫切需求。
針對這一難題，研究團隊依托功能無機材料化學教育部重點實驗室，成功設計并制備了基于能帶結構匹配的二維半導體納米片納流體器件，該器件展現(xiàn)出Ⅱ型異質結結構特征。其獨特的非對稱通道結構以及優(yōu)化的表面電荷分布策略，顯著降低了濃差極化效應的影響。同時，研究通過構建高效的半導體異質結，實現(xiàn)連續(xù)的電子-空穴對分離，進而產(chǎn)生內建電場，有效減緩跨膜電勢的降低，促進“光-電-離子”轉換過程連續(xù)性。在光照條件下，該器件在等滲溶液中展現(xiàn)出2.55μAcm?2光電流輸出性能，有效利用光能促進離子跨膜傳輸。尤為重要的是，該器件鹽差轉換輸出功率密度達到890Wm?2。這一創(chuàng)新設計為實現(xiàn)光能、滲透能等清潔能源綜合高效利用提供了切實可行的途徑。
（黑龍江大學供圖）
