Power Generation from Salinity Gradient by Reverse Electrodialysis in Silicon Nitride Nanopores

材料科学 反向电渗析 纳米孔 氮化硅 纳米技术 功率密度 渗透力 光电子学 功率(物理) 分析化学(期刊) 发电 化学 反渗透 色谱法 热力学 物理 生物化学 正渗透
作者
Jian Ma,Qingyu Zeng,Lijian Zhan,Jingwen Mo,Yan Zhang,Zhonghua Ni
出处
期刊:NANO [World Scientific]
卷期号:15 (11): 2050148-2050148 被引量:3
标识
DOI:10.1142/s1793292020501489
摘要

Solid-state nanopores have shown great potential in investigating salinity gradient energy generation as a renewable power generator. In this work, various diameter silicon nitride (Si 3 N[Formula: see text] nanopores were fabricated to investigate the power generation between two potassium chloride solutions with different concentration gradient ratios by reverse electrodialysis. The maximal estimated power density of a Si 3 N 4 nanopore measured experimentally can be high to 16[Formula: see text]649Wm[Formula: see text]. To compare with the single Si 3 N 4 nanopore, multiple nanopores array has also been investigated. The equivalent circuit model of multiple Si 3 N 4 nanopores array generator is quantitatively constructed by massive reproducible experimental data and theoretical derivation. For nanopore array, the osmotic current basically keep a linear growth with the number of the nanopores at every concentration ratio. While, the osmotic voltage is basically independent on the number of nanopore. The power generation circuit of the nanopore array can be regarded as a parallel circuit of multiple nanopores. Power generation from concentration gradients in Si 3 N 4 nanopores could be widely used in a variety of applications like ultra-low power devices and micro-nano electromechanical systems.
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