Two‐Dimensional Nanofluidic Membranes with Intercalated In‐Plane Shortcuts for High‐Performance Blue Energy Harvesting

膜 材料科学 反离子 纳米流体学 渗透力 层状结构 离子键合 纳米技术 化学工程 离子 正渗透 化学 复合材料 反渗透 有机化学 工程类 生物化学
作者
Pan‐Ping Yan,Xia‐Chao Chen,Zi‐Xuan Liang,You‐Peng Fang,Juming Yao,Chunxin Lü,Yurong Cai,Lei Jiang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (4): e2205003-e2205003 被引量:45
标识
DOI:10.1002/smll.202205003
摘要

Two-dimensional nanofluidic membranes offer great opportunities for developing efficient and robust devices for ionic/water-nexus energy harvesting. However, low counterion concentration and long pathway through limited ionic flux restrict their output performance. Herein, it is demonstrated that rapid diffusion kinetics can be realized in two-dimensional nanofluidic membranes by introducing in-plane holes across nanosheets, which not only increase counterion concentration but also shorten pathway length through the membranes. Thus, the holey membranes exhibited an enhanced performance relative to the pristine ones in terms of osmotic energy conversion. In particular, a biomimetic multilayered membrane sequentially assembled from pristine and holey sections offers an optimized combination of selectivity and permeability, therefore generating a power density up to 6.78 W m-2 by mixing seawater and river water, superior to the majority of the state-of-the-art lamellar nanofluidic membranes. This work highlights the importance of channel morphologies and presents a general strategy for effectively improving ion transport through lamellar membranes for high-performance nanofluidic devices.
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