存在于河水與海水之間的鹽差能是一種極具潛力的可再生能源。理論上，全球各河口區(qū)鹽差能總儲量高達30太瓦，可利用的有2.6太瓦。用于提取這種能量的方法主要有壓力延遲滲透技術(shù)(PRO)和反向電滲析技術(shù)(RED)。尤其是RED技術(shù)使用離子交換膜，直接將化學勢能轉(zhuǎn)換為電能，具有投資成本更低、能量密度更高等優(yōu)勢。
但是RED過程存在兩個主要挑戰(zhàn)：一是缺乏能同時實現(xiàn)高功率密度和高轉(zhuǎn)換效率的膜材料;二是鹽差能提取的概念僅限于具有明顯滲透壓差、鹽度差海水和河水的體系，從工業(yè)廢水等其他水源中提取能源的研究很少，急需開發(fā)出不受復雜鹽組成、溶液pH、溫度等影響的能量提取過程，實現(xiàn)多種形式的鹽差能提取。
基于上述兩大挑戰(zhàn)，團隊設(shè)計了一種磺化的超微孔聚合物膜SPX，用于提取儲存在不同濃度溶液中的滲透能。SPX膜具有大小為5—9埃的親水微孔，表現(xiàn)出受表面電荷控制的離子傳輸和優(yōu)異的陽離子選擇性。在模擬海水和河水混合的情形下，能量轉(zhuǎn)換效率保持在38.5%以上。利用熱梯度和濃度梯度的協(xié)同作用，該鹽差能提取裝置的能量轉(zhuǎn)換效率進一步提高到48.7%，接近50%理論上限。這是目前為止在50倍氯化鈉梯度下報告的最高效率。
該研究也揭示了亞納米通道內(nèi)的尺寸篩分效應，拓展了鹽差能發(fā)電的概念?；赟PX膜的鹽差能提取裝置在連續(xù)運行模式下具有良好的長期穩(wěn)定性。該研究成果將鹽差發(fā)電的概念拓展到擴散發(fā)電，未來或可用于從工業(yè)廢水中提取能量。
