“藍色能源”離發電更近了

美國《科學日報》網站3月9日文章，原題：科學家創造“光滑納米孔”，大幅提升“藍色能源”效能 “滲透能”通常被稱為“藍色能源”，這是一種利用鹽水和淡水自然混合來生產可再生電力的新途徑。當鹽水和淡水相遇時，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。這一過程產生的能量可以用于發電。

盡管潛力巨大，但此類技術一直面臨嚴重障礙。旨在讓離子通過的滲透膜往往會失去有效分離電荷的能力，耐久性差，導致大多數滲透能發電系統仍處于實驗室實驗階段。

德國《自然·能源》期刊近日刊載的一項研究表明，在瑞士洛桑聯邦理工學院研究人員亞歷山德拉·拉德諾維奇的帶領下，該院納米生物實驗室的科學家與跨學科電子顯微鏡中心的研究人員開展合作，發現了一種應對這些問題的解決方案。該團隊將一種被稱作“脂質體”的微小脂質氣泡包裹在滲透膜的“納米孔”上，來改善膜兩側的離子運動。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，當涂覆脂質體后，納米孔能減小摩擦力，讓特定離子更快通過，提升系統的整體性能。

拉德諾維奇說：“通過將可擴展的滲透膜與精確設計的納米離子通道相結合，我們實現了高效的滲透能量轉換，開辟了一條通往藍色能源未來的道路。”研究中使用的潤滑涂層設計基于活細胞膜中常見的脂質雙分子層結構。為測試這種設計，研究人員制作了一種薄膜，其中包含1000個以六邊形排列的脂質體涂層納米孔。然后，他們在模擬海水和河水交匯處天然鹽濃度的條件下測試該裝置。這套系統實現了每平方米約15瓦的功率密度，輸出功率大約相當于普通滲透膜技術的兩到三倍。這項技術有望讓“藍色能源”成為強大可再生的電力來源。

“對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，我們的研究使藍色能源研究超越性能測試階段并進入真正的應用時代，”納米生物實驗室的一名研究員說。研究的第一作者指出，該團隊使用的“水合潤滑”策略可能并不局限于應用在滲透能系統，同樣的原理可以用來設計非藍色能源發電設備。（作者普拉蒂克·紹達等，王會聰譯）▲