Nanofluidic osmotic power generation from CO2 with cellulose membranes

渗透力 反向电渗析 功率密度 化学工程 溶解 材料科学 扩散 发电 纳米技术 纤维素 正渗透 化学 功率(物理) 反渗透 电渗析 热力学 工程类 生物化学 物理
作者
Chang Chen,Xueli Liu,Renxing Huang,Kuankuan Liu,Shangfa Pan,Junchao Lao,Qi Li,Jun Gao,Lei Jiang
标识
DOI:10.1016/j.greenca.2023.08.002
摘要

The diffusion of chemical species down concentration gradient is a ubiquitous phenomenon that releases Gibbs free energy. Nanofluidic materials have shown great promise in harvesting the energy from the diffusion of ions via reverse electrodialysis process. In principle, any chemicals that can be converted to ions can also be used for nanofluidic power generation. In this work, we demonstrate the power generation from the diffusion of CO2 into air using nanofluidic cellulose membranes. By dissolving CO2 in water, a power density of 87 mW/m2 can be achieved. Using monoethanolamine solutions to dissolve CO2, the power density can be increased to 2.6 W/m2. We further demonstrate that the waste heat released in the industrial processes and carbon capture processes can be simultaneously harvested with our nanofluidic membranes, increasing the power density to 16 W/m2 under a temperature difference of 30°C. Therefore, our work should expand the application scope of nanofluidic osmotic power generation and contribute to the carbon utilization and capture technologies.

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