摘要：蓝色能源是一种源自盐度梯度的清洁能源，受到了越来越多研究人员的关注。它可以通过带电荷的膜来收集，这些膜通常由无定形材料组成，由于其无序结构和低电荷密度，因此功率密度较低。

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蓝色能源是一种源自盐度梯度的清洁能源，受到了越来越多研究人员的关注。它可以通过带电荷的膜来收集，这些膜通常由无定形材料组成，由于其无序结构和低电荷密度，因此功率密度较低。

晶体材料具有固有的有序多孔结构，为克服这些限制提供了一种有希望的替代方案。其中，分子筛是一种具有有序亚纳米流体通道和可调电荷密度的晶体材料，特别适合于此目的。

2024年12月2日，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）赖志平教授在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Zeolite membrane with sub-nanofluidic channels for superior blue energy harvesting》的研究论文，魏瑞聪、刘小伟为论文共同第一作者，赖志平教授为论文通讯作者。

赖志平，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）化学与化学工程学院教授，开启MOF膜领域的先驱之一。1995年、1998年本硕毕业于清华大学，2003年在马萨诸塞大学阿默斯特分校获得博士学位。现任职于阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）。

赖志平教授的研究兴趣主要集中于具有有序多孔结构的无机膜的合成、表征和应用，已发表174篇论文，被引超过17000次，h-index为65；获9项专利。

在这里，作者展示了NaX分子筛作为蓝色能源生产的高性能膜的功能。NaX分子筛膜在50倍的NaCl浓度梯度下实现了21.27 W m-2的功率密度，超过了类似条件下最先进的膜的性能。

在实际场景下测试时，其在红海/河流、死海/河流和青海盐水/河流配置下的功率密度分别为29.1 W m-2、81.0 W m-2和380.1 W m-2。

值得注意的是，该膜在高碱性条件（~0.5 M NaOH）下有效运行，并选择性地将CO32-与OH⁻离子分离，选择性为25。

这些结果强调了分子筛膜在蓝色能源方面的潜力，为该领域开辟了更多机会。

图1：NaX分子筛膜的表面电荷和结构示意图

图2：在碳纳米管（CNT）支撑上生长的NaX分子筛膜的表征

图3：阳离子/阴离子跨NaX分子筛膜传输的分子动力学（MD）模拟

图4：渗透功率产生中阳离子/阴离子分离性能的基础分析

图5：不同条件对渗透功率产生的影响

综上，这篇论文研究了一种基于NaX分子筛的膜，该膜具有有序亚纳米流体通道和可调电荷密度，用于高效捕获蓝色能源，即从盐度梯度中获取的清洁能源。

研究显示，这种分子筛膜在50倍NaCl浓度梯度下实现了21.27 W/m2的功率密度，超过了现有技术的性能，并且在实际场景中展现出更高的能量转换效率，具有在高碱性条件下运行的能力，为蓝色能源领域提供了新的材料选择。

该研究提供了一种高性能、高稳定性的蓝色能源转换材料，具有在实际海洋和高盐度环境中应用的潜力，对于开发新型可再生能源技术具有重要的科学和应用价值。这种分子筛膜因其优异的能量转换效率和化学稳定性，有望在蓝色能源发电和工业规模生产中得到广泛应用。

Wei, R., Liu, X., Cao, L. et al. Zeolite membrane with sub-nanofluidic channels for superiorblueenergy harvesting. Nat. Commun., (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54755-4.

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