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《国家科学评论》和《纳米能源》连续刊发我院刘伟教授团队最新研究成果

发布日期:2019-11-14    作者:     来源:     点击:

《国家科学评论》和《纳米能源》连续刊发我院刘伟教授团队在纳米尺度盐差能利用方面最新研究成果。7月30日,国际权威期刊《国家科学评论》(National Science Review, IF=13.22)在线刊发了我院刘伟教授团队研究进展“Ionic thermal up-diffusion in nanofluidic salinity gradient energy harvesting”。 11月12日,国际权威期刊《纳米能源》(Nano Energy,IF=15.55)在线刊发了刘伟教授团队另一最新研究成果“Effects of heat transfer and the membrane thermal conductivity on the thermally nanofluidic salinity gradient energy conversion”。在以上研究中,我校能源学院为唯一完成单位,工程热物理系隆瑞老师为第一作者和通讯作者,刘伟教授为共同通讯作者。

随着全球能源消耗的急剧增加,能源危机日益严峻。可再生能源的高效利用为缓解能源危机提供了有力的百事彩票。目前,海洋盐差能的利用得到了许多学者的广泛关注,基于生物组织液盐差能能量转换系统也可以为嵌入式人体医疗器械提供动力。“浓度差发电”系统的发电功率受很多因素影响,其中之一便是温度。在既往研究中,研究者已经尝试探究了温度高低对此类系统的影响,但在所有研究中,研究者都是改变装置的整体温度,而没有尝试过对系统两侧施加温度差。

百事彩票在最近发表于《国家科学评论》的研究工作中,华中科技大学刘伟教授课题组做了这样的尝试,他们在系统两侧施加正温度差(高浓度侧温度>低浓度侧温度)或负温度差(低浓度侧温度>高浓度侧温度),探究了温度差对系统发电能力的影响。发现了离子在负温度差下的离子的热涌效应(离子扩散强度沿运输方向增强)可以促进通道的离子选择性,同时抑制低浓度侧的浓度极化,从而显著提高了膜电压,并改善输出功率,正温度差抑制系统功率输出。从上述效应出发,研究者还提出了一种电阻可调的离子电压源的构建方式:在低浓度强度下的厚膜体系中,系统膜电压由低浓度侧温度控制,系统内阻则由高浓度侧温度调节。

在此基础上,最近发表于《纳米能源》的研究中,刘伟老师课题组进一步研究了膜导热系数对膜体系盐差能发电系统输出功率和效率的影响,膜的导热系数会影响纳米孔中的温度分布从而影响离子的跨膜输运。研究发现高导热系数会使膜孔内温度分布更加均匀,减少离子在负温度差下的热涌效应,从而抑制功率输出的增加效果。高导热系数会减轻正温度差对膜体系盐差能发电系统性能的抑制作用。在低浓度梯度时,正温度差会导致高导热系数膜孔两侧形成反向的浓度极化,从而显著增强系统功率。最后,基于膜导热系数对膜体系盐差能发电系统中膜的选择提供了一个筛选标准。

以上研究工作得到了国家自然科学基金青年基金(51706076)和国家自然科学基金重点项目(51736004)的资助。

论文链接:

百事彩票1. Rui Long, Zhengfei Kuang, Zhichun Liu, Wei Liu, Ionic thermal up-diffusion in nanofluidic salinity gradient energy harvesting, National Science Review, https://doi.org/10.1093/nsr/nwz106

2. Rui Long, Zuoqing Luo, Zhengfei Kuang, Zhichun Liu, Wei Liu, Effects of Heat Transfer and the Membrane Thermal Conductivity on the Thermally Nanofluidic Salinity Gradient Energy Conversion, Nano Energy, https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104284

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