新器件實現“藍色能源”高效轉換利用

科技日報2025年3月20日報道，記者從黑龍江大學獲悉，該校研究團隊在“能帶結構匹配的半導體納流體用于光一電一離子介導的超高滲透能轉換\"方面取得最新成果，為開發“藍色能源\"提供了一條新路徑。相關研究成果日前刊發于國際學術期刊《先進功能材料》。

隨著全球能源危機加劇以及環境污染問題日益嚴峻，新型清潔能源的探索與利用已成為當前科研領域的核心議題。在海洋與淡水交匯的獨特生態環境中，鹽差能作為一種蘊藏量巨大、環境友好且可持續利用的能源形式，開發潛力巨大，被譽為“藍色能源”。反向電滲析技術作為一種前沿轉換技術，能夠將鹽差能直接、高效地轉換為電能。

反向電滲析技術的核心組件是高性能離子選擇性膜材料。然而，傳統離子選擇性膜材料因離子傳輸阻力大、能量轉換效率低下等固有缺陷，輸出功率密度難以進一步提升，無法滿足實際應用中對于高效、穩定能源輸出的迫切需求。

針對這一難題，研究團隊依托功能無機材料化學教育部重點實驗室，成功設計并制備了基于能帶結構匹配的二維半導體納米片納流體器件，該器件展現出Ⅱ型異質結結構特征。其獨特的非對稱通道結構以及優化的表面電荷分布策略，顯著降低了濃差極化效應的影響。在光照條件下，該器件在等滲溶液中展現出優秀的光電流輸出性能，能有效利用光能促進離子跨膜傳輸，鹽差轉換輸出功率密度達到每平方米890瓦。這一創新設計為實現光能、滲透能等清潔能源綜合高效利用提供了切實可行的途徑。

（2025年3月20日科技日報李麗云）

（欄目編輯：陳萌萌）