复旦大学赵东元院士孔彪教授团队JACS：推动蓝色能源捕获

复旦大学赵东元院士/孔彪教授团队在《Journal of the American Chemical Society》发表成果，通过设计基于阶梯式介孔通道的单极离子二极管薄膜器件，实现了海水/淡水界面渗透能向电能的高效转化，为蓝色能源捕获提供了新思路。研究背景与蓝色能源潜力清洁能源开发对可持续发展至关重要。蓝色能源特指江河入海口处海水与淡水间的化学势能，其全球储量达1.4~2.6 TW，能量密度高且受季节、天气影响小，是极具潜力的可再生能源。然而，如何高效将其转化为电能仍是关键挑战。图：江河入海口处海水与淡水混合产生的化学势能（蓝色能源）示意图核心创新：单极离子二极管薄膜器件团队从纳米通道设计入手，开发了一种基于阶梯式介孔通道的单极离子二极管薄膜器件。其核心机制如下：离子选择性运输：器件通过丰富的带负电纳米通道实现阳离子的选择性通过，在浓度梯度驱动下产生电压并输出电能。整流效应提升效率：独特的整流效应促进离子单向传输，减少反向流动损耗，显著提升能量转换效率。全负电单极结构：全负电设计确保器件对阳离子的高度选择性，避免阴离子干扰，进一步优化性能。图：阶梯式介孔通道的单极离子二极管薄膜器件结构示意图技术优势与应用前景高效能量转换：该器件通过纳米通道的离子选择性运输和整流效应，突破了传统渗透能转化效率低的瓶颈。稳定性与耐久性：阶梯式介孔通道结构增强了器件的机械稳定性，适应复杂环境下的长期运行。可扩展性：薄膜器件设计便于规模化制备，为蓝色能源的大规模捕获提供了技术基础。环境友好性：利用天然存在的渗透能，无需燃烧化石燃料，全程零碳排放。研究意义该成果为离子二极管薄膜器件的设计提供了新范式，推动了蓝色能源从实验室研究向实际应用的转化。未来，此类技术有望与海洋工程、膜分离技术等领域结合，构建分布式蓝色能源发电系统，助力全球碳中和目标实现。