Toward Scalable Nanofluidic Osmotic Power Generation from Hypersaline Water Sources with a Metal–Organic Framework Membrane

渗透力 渗透 纳米技术 材料科学 正渗透 化学工程 化学 化学物理 反渗透 生物化学 工程类
作者
Shangfa Pan,Peng Liu,Qi Li,Bin Zhu,Xueli Liu,Junchao Lao,Jun Gao,Lei Jiang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:135 (19) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/ange.202218129
摘要

Abstract Nanofluidic membranes have shown great promise in harvesting osmotic energy but its scalablity remains challenging since most studies only tested with a membrane area of ≈10 −2 mm 2 or smaller. We demonstrate that metal‐organic‐framework membranes with subnanometer pores can be used for scalable osmotic power generation from hypersaline water sources. Our membrane can be scaled up to a few mm 2 , and the power density can be stabilized at 1.7 W m −2 . We reveal that the key is to improve the out‐of‐membrane conductance while keeping the membrane's charge selectivity, contradicting the previous conception that the ionic conductivity of the membrane plays the dominating role. We highlight that subnanometer pores are essential to ensure the charge selectivity in hypersaline water sources. Our results suggest the importance to engineer the interplay between the in‐membrane and out‐of‐membrane ion transport properties for scalable osmotic power generation.
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