Scalable bacterial cellulose biofilms with improved ion transport for high osmotic power generation

渗透力 材料科学 细菌纤维素 功率密度 化学工程 纤维素 离子运输机 离子 纳米技术 化学 正渗透 功率(物理) 有机化学 生物化学 工程类 量子力学 物理 反渗透
作者
Zhuotong Wu,Tao Zhang,Baoxiu Wang,Peng Ji,Nan Sheng,Minghao Zhang,Qianqian Liang,Shiyan Chen,Huaping Wang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:88: 106275-106275 被引量:44
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106275
摘要

The manufacture of large-sized material with tunable nanochannel size and high ion selectivity is always a challenge for osmotic power generation. Herein, we develop negatively charged carboxymethyl bacterial cellulose membranes (BC-CMC) and positively charged chitosan quaternary ammonium bacterial cellulose membranes (BC-HACC) with adjustable charge density and nanochannel size by in situ culture. The scalable membranes are suitable for rapidly ion selective transmission process. When applying the charged BC membranes for an osmotic energy harvesting device, an output power density of 2.25 W m−2 can be reached. Further connecting 15 units of the charged BC device, the output voltage can reach up to 2.53 V, which can directly power the electronic devices. This work highlights the advantage of large-scale preparation by the biosynthesis method, which can simultaneously tune the surface properties and nanochannel size of BC to regulate the ion transport behavior. We offer an easy and scalable method to obtain low-cost membranes for high osmotic energy conversion device, providing the feasibility for their large-scale application.
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