金屬態MoS2複合膜實現高效滲透能轉換

據悉，中國科學院理化技術研究所的研究人員們設計出了一種維度較低的金屬態MoS2複合膜，其因有較高離子電導率和出色的機械性能，而能實現高效滲透能轉換，即鹽差能可以更好地轉換爲電能。

海水和河水之間的滲透能是一種可再生能源，世界上可收集的滲透能總量是每年水力發電量的兩倍。逆電滲析技術是一種將鹽差能轉換成電能的有效方法，其雖然應用前景較好，但是受核心膜組件性能較差影響而廣泛應用于實際生活中。

針對上述的問題，國內研究者成功製備出了高强度和穩定的二維MoS2複合膜，其是由高濃度金屬相MoS2納米片和一維納米纖維素（CNF）組成的。研究表明，當將人造河水和海水混合在一起時，該複合膜的輸出功率密度能達到5.2W/m2；相比于半導體相二硫化鉬膜，高濃度金屬相二硫化鉬膜的電子密度更高，對陽離子的親和力更大，所以系統具有出色的離子選擇性和高離子通量，能極大促進發電。

此外，金屬態MoS2複合膜還可以在天然水條件下穩定工作，而不會阻塞多價態離子，功率輸出高達6.7W/m2。有關研究者表示，該系統在人工和天然水源下的滲透能轉換性能不僅超過了商用離子交換膜，而且還超過了最先進的宏觀2D納米流體膜。

這項工作表明了宏觀MoS2粉末的巨大潜力，幷突出了相工程在調節離子擴散以及能量轉換中的關鍵作用。研究成果以“Metallic Two-Dimensional MoS2 Composites as High-Performance Osmotic Energy Conversion Membranes”爲題發表在《JACS》。