Science China Technological Sciences 2024年67卷第6期发表了华中科技大学
刘志春
教授团队的研究论文，题为「Impacts of multi-foulings on salinity gradient energy conversion process in negatively charged conical nanochannels」，揭示了膜孔内多点结垢对纳米通道盐差能能量转换性能的影响机制。
盐差能广泛存在于江河入海口处，总量可达2.4~2.6 TW。反电渗析为盐差能高效利用提供了良好的解决方案。相较于传统离子交换膜，人工纳米通道可以显著增强盐差能转换性能。在长时间运行下，反电渗析过程中会存在膜结垢问题。
该文系统地研究了在不对称构型下膜孔内多点结垢对带负电荷的锥形纳米通道能量转换性能的影响。结果表明，在构型Ⅰ中（小口径侧施加高浓度溶液），当跨膜浓度差较小时，多点结垢抑制过程的输出功率。在构型Ⅱ中（小口径侧施加低浓度溶液），靠近大口径侧的多点结垢可增加过程输出功率。在低浓度入口处附近形成的任何结垢都会导致过程输出功率和能量转换效率的降低。在构型Ⅰ和构型Ⅱ中，多点结垢使输出功率分别降低了69.27%和99.94%。在构型Ⅰ中，随着结垢表面电荷密度的增加，输出功率先增大，达到最大值后减小。在构型Ⅱ中，随着结垢表面电荷密度的增加，输出功率先减小，达到最小值后增大。较大带负电荷或正电荷的结垢都可增强过程的输出功率和能量转换效率。
锥形纳米通道膜孔多点结垢示意图：构型I (上）和构型II（下）
在不同构型下，不同结垢位置对过程输出功率的影响：(a, b) CH/CL= 60 ；(c, d) CH/CL= 600. A、B、C、AB、 AC、 BC 及ABC 代表结垢位置，CG代表没有结垢发生
