近日，青岛大学隋坤艳教授团队在盐差发电领域取得重要进展，研究成果发表在材料领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》上，题目为“Anti-Swelling 3D Nanohydrogel for Efficient Osmotic Energy Conversion”（DOI：10.1002/adfm.202416425），论文的第一单位为青岛大学材料科学与工程学院，通讯作者为隋坤艳教授、随欣教授及北京航空航天大学高龙成教授，第一作者为材料科学与工程学院2022级硕士研究生林存才。

化石燃料的枯竭带来环境污染、资源短缺等问题，海水和河水的盐度差之间存在的渗透能，作为新型清洁能源备受关注。利用反电渗析(RED)技术进行渗透能转换是目前最有效的技术手段。离子选择膜作为该工艺的关键部件，必须具备较高的功率密度和机械强度。聚电解质水凝胶材料以其高电荷密度而闻名，是良好的选择性膜材料，但其不可避免的膨胀问题对离子选择性和机械强度都有严重影响。

为了最大限度地发挥水凝胶的优势，同时克服其局限性，本研究首次开发了一种在纳米多孔聚酰亚胺膜内原位聚合的抗膨胀3D纳米水凝胶。这种创新的复合结构具有出色的抗膨胀能力，膨胀率从纯水凝胶的593.2%降至37.5%，且尺寸没有明显变化。膜的机械强度达到89.5 MPa，比纯水凝胶的机械强度提高了2个数量级。值得注意的是，抗膨胀的3D纳米水凝胶还表现出优异的渗透能量转换性能，产生高达48.5 W/m2的功率密度，本文为解决渗透能量转换中膜的溶胀效应提供了新思路。

上述研究获得国家自然科学基金（No. 22005162, 22175009）、山东省泰山学者计划（No. tstp20231226），山东省自然科学基金(No. ZR2020QE093)的资助。

来源：青岛大学

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202416425