Robust sulfonated poly (ether ether ketone) nanochannels for high-performance osmotic energy conversion

乙醚 材料科学 化学工程 高分子化学 高分子科学 化学 有机化学 工程类
作者
Yuanyuan Zhao,Jin Wang,Xiang‐Yu Kong,Weiwen Xin,Teng Zhou,Yongchao Qian,Linsen Yang,Jinhui Pang,Lei Jiang,Liping Wen
出处
期刊:National Science Review [Oxford University Press]
卷期号:7 (8): 1349-1359 被引量:85
标识
DOI:10.1093/nsr/nwaa057
摘要

Abstract The membrane-based reverse electrodialysis (RED) technique has a fundamental role in harvesting clean and sustainable osmotic energy existing in the salinity gradient. However, the current designs of membranes cannot cope with the high output power density and robustness. Here, we construct a sulfonated poly (ether ether ketone) (SPEEK) nanochannel membrane with numerous nanochannels for a membrane-based osmotic power generator. The parallel nanochannels with high space charges show excellent cation-selectivity, which could further be improved by adjusting the length and charge density of nanochannels. Based on numerical simulation, the system with space charge shows better conductivity and selectivity than those of a surface-charged nanochannel. The output power density of our proposed membrane-based device reaches up to 5.8 W/m2 by mixing artificial seawater and river water. Additionally, the SPEEK membranes exhibit good mechanical properties, endowing the possibility of creating a high-endurance scale-up membrane-based generator system. We believe that this work provides useful insights into material design and fluid transport for the power generator in osmotic energy conversion.
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