Oppositely Charged Ti3C2Tx MXene Membranes with 2D Nanofluidic Channels for Osmotic Energy Harvesting

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作者
Li Ding,Dan Xiao,Lu Zong,Junjie Deng,Yanying Wei,Jürgen Caro,Haihui Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:59 (22): 8720-8726 被引量:319
标识
DOI:10.1002/anie.201915993
摘要

Membrane-based reverse electrodialysis (RED) is considered as the most promising technique to harvest osmotic energy. However, the traditional membranes are limited by high internal resistance and low efficiency, resulting in undesirable power densities. Herein, we report the combination of oppositely charged Ti3 C2 Tx MXene membranes (MXMs) with confined 2D nanofluidic channels as high-performance osmotic power generators. The negatively or positively charged 2D MXene nanochannels exhibit typical surface-charge-governed ion transport and show excellent cation or anion selectivity. By mixing the artificial sea water (0.5 m NaCl) and river water (0.01 m NaCl), we obtain a maximum power density of ca. 4.6 Wm-2 , higher than most of the state-of-the-art membrane-based osmotic power generators, and very close to the commercialization benchmark (5 Wm-2 ). Through connecting ten tandem MXM-RED stacks, the output voltage can reach up 1.66 V, which can directly power the electronic devices.
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