輸出功率密度的大小是評估納米流體裝置鹽差能-電能轉換效率的重要參數(shù)。目前對RED鹽差能-電能轉換的研究主要聚焦于離子交換膜表面電荷密度對能量轉換的影響，而對納米孔道的長度對能量轉換的研究較少。本文天津津騰實驗設備有限公司使用氧化石墨烯材料構建納米孔薄膜，從實驗出發(fā)，結合模擬數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地研究了膜厚對納米流體系統(tǒng)鹽差能發(fā)電的影響。
試劑與材料
氧化石墨烯購于南京先豐納米材料科技有限公司；氯化鉀為分析純，購于國藥集團化學試劑有限公司；PET底膜購于德國沃特曼科技有限公司。去離子水、真空抽濾裝置、氯化銀電極與聚四氟乙烯溶液池。
本文中天津津騰實驗設備有限公司通過實驗和數(shù)值模擬，系統(tǒng)地研究了納米流體能量轉換體系中膜厚對最大輸出功率密度的影響。實驗數(shù)據(jù)表明，與傳統(tǒng)觀點認為的歐姆關系不同的是，納米流體系統(tǒng)的最大輸出功率密度隨著孔長的增大呈現(xiàn)先變大后減小的趨勢。并且在不同的濃度梯度下，最大輸出功率密度的最大值存在于不同的膜厚區(qū)間。有兩個競爭的因素造成了最大輸出功率密度與膜厚反常的歐姆依賴關系：當膜厚小于3.0μm的時候，強烈的離子濃差極化效應顯著降低了納米流體系統(tǒng)的離子選擇性。此時，適當增大膜厚能夠有效地提高最大輸出功率密度。當膜厚大于5.0μm時，膜電阻是影響最大輸出功率密度的主導因素，此時繼續(xù)增大膜厚，線性增加的電阻會降低最大輸出功率密度。為了使最大輸出功率密度最大化，最佳的膜厚應選擇在平衡電阻與離子濃差極化效應的范圍內。該研究結果可為構建更高最大輸出功率密度的鹽差發(fā)電納米流體裝置提供參考。
