研 究 背 景

随着全球能源需求的日益增长，清洁、可再生能源技术的研究变得尤为重要。其中，逆向电渗析（RED）技术因其能够从水中提取清洁能源而备受关注。然而，RED系统的效率受限于膜性能的退化，尤其是由于通道堵塞导致的问题。纳米流体膜因其高离子交换能力、丰富的离子源和可定制的通道尺寸而被视为提升系统效率的潜在解决方案。石墨烯氧化物（GO）基膜在这方面展现出巨大潜力。

成 果 介 绍

温州医科大学刘勇研究员等人在国际知名期刊Carbon Energy上发表了关于基于石墨烯氧化物的纳米流体膜在逆向电渗析中发电的最新研究成果。这项研究提供了GO膜在RED系统应用中的全面文献综述，并突出了GO膜在这些系统中的最新进展。

研 究 亮 点

1.高效率能源转换：GO基膜展现出优异的离子选择性和导电性，有效提高了RED系统的能源转换效率。

2.材料创新：利用GO的纳米流体二极管特性，实现了离子流的高效调控，减少了能量损失。

3.环境友好：该技术直接利用水的盐度梯度发电，是一种环境友好型的能源解决方案。

图 文 解 析

图1：GO基RED膜概览

图1展示了基于石墨烯氧化物（GO）的RED膜在不同盐度梯度能量系统中的应用。图中详细描绘了GO膜的结构和其在能量转换中的作用，突出了其在RED系统中的关键角色。

图2：离子-π相互作用和sp3配位

图2阐释了石墨烯系统中的离子-π相互作用和sp3配位效应。这些相互作用对GO膜中的离子重组和传输行为至关重要。

图3：GO膜作为带电过滤器

图3展示了GO膜如何作为带电过滤器工作，允许对离子（+）通过，同时阻止共离子（-）的迁移。

图4：调整纳米通道尺寸

图4描绘了通过调整GO膜的层间距来改变纳米通道尺寸，从而影响离子传输的选择性。

图5：调节离子传输方法

图5展示了使用石墨烯氧化物膜调节离子传输的多种方法，包括与锥形纳米孔聚酰亚胺的复合，以及正电荷聚醚酰亚胺（PEI）接枝的GO层压板等。

图6：GO材料在能量转换设备中的应用

图6展示了GO材料在开发能量转换设备中的潜力，包括将盐度梯度转换为电能的系统。

图7：GO与水分子的相互作用

图7展示了GO与水分子之间的相互作用，这种相互作用对于能量设备来说至关重要，尤其是在湿度变化时产生电能的设备。

图8：电鳗启发的细胞设计

图8展示了一个受电鳗启发的细胞设计，该设计采用了基于蛋白质的离子交换膜，展示了离子在激活状态下的交换过程以及RED设备的工作原理。

研 究 小 结

GO基纳米流体膜在逆向电渗析中具有巨大的应用潜力，能够有效地从水的盐度梯度中提取电能。这项研究不仅为能源技术领域提供了新的视角，也为未来可持续能源解决方案的开发提供了重要的科学依据。随着进一步的研究和开发，我们有望见证这一技术在清洁能源领域的重要应用。