一種新型半透膜將河口的滲透能輸出增加了一倍，顯示了可持續發電的潛力。河口–淡水河與鹹海交會的地方是觀鳥和划艇的絕佳地點。在這些地區，含有不同鹽濃度的水混合在一起，可能是可持續的”藍色”滲透能的來源。研究人員在《美國化學學會能源通訊》（ACS Energy Letters）雜誌上報告說，他們創造了一種半透膜，可以從鹽梯度中獲取滲透能並將其轉化為電能。

改良後的薄膜（黃線）大大提高了從鹽梯度（如鹹水（左槽）與淡水（右槽）交匯的河口）獲得的滲透力。資料來源：改編自《ACS Energy Letters 2024》，DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00320

在實驗室展示中，新設計的輸出功率密度比商用薄膜高出兩倍以上。

只要有鹽梯度的地方就能產生滲透能，但現有的捕捉這種再生能源的技術仍有待改進。其中一種方法是利用反向電滲析（RED）膜陣列作為一種”鹽電池”，利用鹽梯度造成的壓力差發電。

為了平衡這種梯度，帶正電荷的海水離子（如鈉）會透過系統流向淡水，從而增加膜上的壓力。為了進一步提高收集能力，膜還需要保持較低的內部電阻，讓電子能夠輕鬆地向離子的相反方向流動。

先前的研究表明，改善離子在RED 膜上的流動和電子傳輸的效率可能會增加從滲透能中捕獲的電量。因此，葉冬冬、秦興珍及其同事設計了一種由環保材料製成的半透膜，理論上可以使內阻最小化，輸出功率最大化。

研究人員的RED 膜原型包含獨立（即解耦）的離子傳輸和電子傳輸通道。他們將帶負電荷的纖維素水凝膠（用於離子傳輸）夾在一層名為聚苯胺的有機導電聚合物（用於電子傳輸）之間，從而實現了這項功能。

初步測試證實了他們的理論，與由相同材料製成的同質膜相比，解耦傳輸通道可產生更高的離子傳導性和更低的電阻率。在模擬河口環境的水箱中，他們的原型機的輸出功率密度是商用RED 膜的2.34 倍，並在16 天的不間斷運行中保持了性能，證明了其在水下的長期穩定性能。

在最後的測試中，研究小組用20 個RED 膜製作了一個鹽電池陣列，產生的電能足以為計算器、LED 燈和秒錶單獨供電。

葉、秦和他們的團隊成員說，他們的發現擴大了可用於製造RED 膜的生態材料的範圍，提高了滲透能量收集性能，使這些系統在現實世界中的應用更加可行。

編譯來源：ScitechDaily