3月12日，从黑龙江大学获悉，该校研究团队在“能带结构匹配的半导体纳流体用于光—电—离子介导的超高渗透能转换”方面取得最新成果，提供了一种开发“蓝色能源”的新路径。相关研究成果于日前刊发在国际学术期刊《先进功能材料》上。
随着全球能源危机加剧以及环境污染问题日益严峻，新型清洁能源的探索与利用已成为当前科研领域亟待解决的核心议题。在海洋与淡水交汇的独特生态环境中，盐差能作为一种蕴藏量巨大、环境友好且可持续利用的能源形式，开发潜力巨大，被誉为“蓝色能源”。反向电渗析技术作为一种前沿转换技术，能够将盐差能直接且高效地转换为电能，该技术核心组件在于高性能离子选择性膜材料。然而，传统离子选择性膜材料因离子传输阻力显著、能量转换效率低下等固有缺陷，严重阻碍输出功率密度进一步提升，进而难以满足实际应用中对于高效、稳定能源输出迫切需求。
针对这一难题，研究团队依托功能无机材料化学教育部重点实验室，成功设计并制备了基于能带结构匹配的二维半导体纳米片纳流体器件，该器件展现出Ⅱ型异质结结构特征。其独特的非对称通道结构以及优化的表面电荷分布策略，显著降低了浓差极化效应的影响。同时，研究通过构建高效的半导体异质结，实现连续的电子—空穴对分离，进而产生内建电场，有效减缓跨膜电势的降低，促进“光—电—离子”转换过程连续性。在光照条件下，该器件在等渗溶液中展现出2.55μAcm⁻²光电流输出性能，有效利用光能促进离子跨膜传输。尤为重要的是，该器件盐差转换输出功率密度达到890Wm⁻²。这一创新设计为实现光能、渗透能等清洁能源综合高效利用提供了切实可行的途径。
