Oppositely charged aligned bacterial cellulose biofilm with nanofluidic channels for osmotic energy harvesting

反向电渗析 渗透力 材料科学 细菌纤维素 功率密度 纳米纤维 纳米技术 化学工程 能量收集 纤维素 正渗透 电渗析 功率(物理) 化学 反渗透 工程类 生物化学 物理 量子力学
作者
Zhuotong Wu,Peng Ji,Baoxiu Wang,Nan Sheng,Minghao Zhang,Shiyan Chen,Huaping Wang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:80: 105554-105554 被引量:75
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105554
摘要

The reverse electrodialysis (RED) is one of the most promising approaches for osmotic energy harvesting. Recently, the RED devices based on nanofluidic channels are considered as the high-performance osmotic energy generators. However, the high cost and the difficult processing of these materials used in RED devices restrict their development in the field. Here, we first report the osmotic energy harvesting device based on negatively and positively charged aligned bacterial cellulose (N-ABC, and P-ABC) membranes. The high surfaced charge density and narrow nanochannel can promote the ion selectivity and transmissibility. By controlling the mixing of artificial sea water (0.5 M) and river water (0.01 M), an output power density of 0.23 W m−2 can be obtained, which is the highest value of the nanocellulose based materials. By connecting 18 units of BC-RED device, the output voltage can reach up to 2.34 V, which can directly power the LED. This research paves the way for application of BC membranes as ion-exchange membranes in RED devices for the osmotic energy harvesting and opens up a new way to use the nanochannels in BC nanofibers.
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