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高强度、薄型 PBO 纳米纤维膜,具有长期稳定性,可用于渗透能转换
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2023-12-13 , DOI: 10.1002/adfm.202311258
Runyu Duan 1 , Jiale Zhou 1, 2 , Xue Zheng 1 , Xiaoyan Ma 3 , Rui Zhai 1 , Junran Hao 4 , Yahong Zhou 4 , Chao Teng 1 , Lei Jiang 4
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嵌入反电渗析系统中的离子选择膜可以实现渗透能转化为电能。然而,巧妙设计和开发纯聚合物膜,同时满足优异的机械强度、长期稳定性、高功率密度和增加的测试面积是一个至关重要的挑战。在这里,通过简单的真空辅助过滤技术制备了具有 3D 纳米流体通道、厚度为 0.81 µm 的高强度薄 PBO 纳米纤维膜 (PBONM)。薄PBONM表现出优异的机械性能:应力为235.8 MPa,模量为16.96 GPa,优于最先进的纳米流体膜。获得的 PBONM 显示出表面电荷控制的离子传输行为,并且在 50 倍浓度梯度下具有 0.88 的高离子选择性。PBO膜发生器在50倍和500倍浓度梯度下提供7.7和40.2 W m -2的功率密度。重要的是,该 PBONM 在响应不同的外部环境(包括各种盐溶液、pH 值和温度)时表现出优异的稳定性。此外,在增加0.79 mm 2的测试面积下,PBONM的最大功率密度达到5.9 W m -2,超过了具有相当测试面积的其他膜基发电机。这项工作为构建高强度纤维纳米流体膜以实现高效渗透能转换铺平了道路。



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更新日期:2023-12-13
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