日欧团队用藻酸盐离子纳米凝胶提升盐差能发电，单孔功率密度达213 kW/平方米
B910化工消息：6月23日消息，AZoM 报道称，大阪大学 Makusu Tsutsui、Tomoji Kawai，名古屋大学 Akihide Arima、Baba Yoshinobu，以及意大利技术研究院 Denis Garoli 等研究者，在 Communications Materials 发表“单孔合成离子纳米凝胶渗透能发电机”研究。论文于2026年6月20日在线发表，DOI 为 10.1038/s43246-026-01242-6，目标是提升盐差能，也就是淡水和海水盐度梯度发电中的离子选择性和膜通量。
研究团队采用电压导向的孔内凝胶化策略，在固态氮化硅（SiNx）纳米孔内原位生成超薄离子纳米凝胶。具体做法是把钙离子交联反应限制在单个纳米孔尺度，用海藻酸钠和氯化钙形成软性凝胶网络，并在部分凝胶中引入磷酸盐缓冲体系，使聚合物矩阵带来更强负电荷环境。该结构把无机纳米孔的机械稳定性与离子凝胶的可调化学性质结合起来，用于调控纳米尺度离子迁移。
核心性能数据较明确。论文和 AZoM 报道显示，磷酸盐引入后，纳米凝胶更偏向阳离子选择性传输，能促进反离子迁移并抑制共离子通过；在门电压调制下，单纳米凝胶实现的孔面积归一化渗透功率密度达到213 kW/平方米。在 3600 孔阵列中，该架构按孔面积归一化可达到2393 W/平方米，若按整张膜面积归一化则为27 W/平方米。研究者同时观察到离子忆阻行为，说明孔内离子分布会随外加电刺激动态调整。
盐差能长期被视为可再生能源补充路径，但实际部署受限于膜材料的表面电荷密度、内阻、机械稳定性和浓差极化问题。传统离子交换膜往往在选择性和渗透性之间权衡，通量提升会牺牲选择性。该研究的意义在于，把高选择性传输界面缩小到纳米孔内，用软聚合物网络在刚性孔道中建立可调控电荷环境，理论上有助于同时提高选择性和有效通量。
不过，这项成果仍处于基础材料和器件验证阶段。AZoM 也指出，后续需要在真实海水/淡水盐度梯度、大面积多孔膜、孔间距优化、浓差极化控制和长期稳定运行条件下继续验证。若这些工程问题得到解决，离子纳米凝胶膜不仅可能用于蓝能发电，也可能拓展到离子分离、自供能水下传感器以及离子电子学/神经形态器件等方向。 （来源：AZoM）
研究团队采用电压导向的孔内凝胶化策略，在固态氮化硅（SiNx）纳米孔内原位生成超薄离子纳米凝胶。具体做法是把钙离子交联反应限制在单个纳米孔尺度，用海藻酸钠和氯化钙形成软性凝胶网络，并在部分凝胶中引入磷酸盐缓冲体系，使聚合物矩阵带来更强负电荷环境。该结构把无机纳米孔的机械稳定性与离子凝胶的可调化学性质结合起来，用于调控纳米尺度离子迁移。
核心性能数据较明确。论文和 AZoM 报道显示，磷酸盐引入后，纳米凝胶更偏向阳离子选择性传输，能促进反离子迁移并抑制共离子通过；在门电压调制下，单纳米凝胶实现的孔面积归一化渗透功率密度达到213 kW/平方米。在 3600 孔阵列中，该架构按孔面积归一化可达到2393 W/平方米，若按整张膜面积归一化则为27 W/平方米。研究者同时观察到离子忆阻行为，说明孔内离子分布会随外加电刺激动态调整。
盐差能长期被视为可再生能源补充路径，但实际部署受限于膜材料的表面电荷密度、内阻、机械稳定性和浓差极化问题。传统离子交换膜往往在选择性和渗透性之间权衡，通量提升会牺牲选择性。该研究的意义在于，把高选择性传输界面缩小到纳米孔内，用软聚合物网络在刚性孔道中建立可调控电荷环境，理论上有助于同时提高选择性和有效通量。
不过，这项成果仍处于基础材料和器件验证阶段。AZoM 也指出，后续需要在真实海水/淡水盐度梯度、大面积多孔膜、孔间距优化、浓差极化控制和长期稳定运行条件下继续验证。若这些工程问题得到解决，离子纳米凝胶膜不仅可能用于蓝能发电，也可能拓展到离子分离、自供能水下传感器以及离子电子学/神经形态器件等方向。 （来源：AZoM）
