隨著全球能源系統(tǒng)向低碳可再生能源轉(zhuǎn)型的加速,水文循環(huán)所吸收的太陽能遠(yuǎn)超人類能源消耗,為水力發(fā)電技術(shù)提供了巨大潛力。然而,現(xiàn)有的海水蒸發(fā)誘導(dǎo)發(fā)電技術(shù)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn):傳統(tǒng)裝置在海水蒸發(fā)過程中存在離子非選擇性遷移問題,導(dǎo)致嚴(yán)重的德拜屏蔽效應(yīng),輸出電流普遍低于10微安,且依賴淡水作為能量載體,限制了其規(guī)模化應(yīng)用。
近日,南京大學(xué)唐少春教授、清華大學(xué)曲良體教授合作開發(fā)出一種基于離子工程水凝膠的太陽能蒸發(fā)誘導(dǎo)發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過分子級(jí)別的離子控制,實(shí)現(xiàn)了1.2毫安的峰值電流輸出,較現(xiàn)有技術(shù)提升了1至2個(gè)數(shù)量級(jí)。該裝置在戶外運(yùn)行時(shí)不僅能產(chǎn)生24毫瓦的電力,還可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)每平方米超過2公斤的淡水產(chǎn)出,同時(shí)利用殘留濃鹽水通過反向電滲析回收高達(dá)16.7瓦/平方米的藍(lán)色能量,展現(xiàn)出高效的水電聯(lián)產(chǎn)能力。相關(guān)論文以“Ion-engine hydrogel based solar desalination for water-electricity cogeneration with milliampere level current”為題,發(fā)表在Nature Communications。
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