存在于河水与海水之间的盐差能是一种极具潜力的可再生能源。理论上，河—海交汇处的盐差能密度约为0.8千瓦时/立方米，全球各河口区盐差能总储量高达30太瓦（1太瓦=1012瓦），可利用的有2.6太瓦，我国的盐差能估计为1.1×108千瓦。
用于提取盐差能的方法主要有压力延迟渗透技术（PRO）和反向电渗析技术（RED）。其中，RED使用离子交换膜，利用不同离子在离子交换膜内的定向选择性迁移，从而直接将化学势能转换为电能，具有投资成本更低、能量密度更高等优势。
但RED存在两个主要挑战。一是缺乏能同时实现高功率密度和高转换效率的膜材料；二是盐差能提取的概念仅限于海水和河水的体系，从工业废水等其他水源中提取能源的研究很少，亟须开发不受复杂盐组成、溶液pH值、温度等影响的能量提取技术，实现多种形式的盐差能提取。
基于上述两大挑战，团队设计了一种磺化的超微孔聚合物膜SPX，用于提取储存在不同浓度溶液中的渗透能。SPX膜具有大小为5~9埃的亲水微孔，表现出受表面电荷控制的离子传输和优异的阳离子选择性。在模拟海水和河水混合的情形下，能量转换效率保持在38.5%以上。利用热梯度和浓度梯度的协同作用，该盐差能提取装置的提取效率进一步提高到48.7%，理论提取上限为50%。这是迄今为止在50倍氯化钠梯度下报告的最高效率。
该研究成果将盐差能发电的概念拓展到扩散发电，未来或许可用于从工业废水中提取能量。
相关论文信息：https://doi.org/10.1039/D2EE00851C