據(jù)悉，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所的研究人員們設(shè)計出了一種維度較低的金屬態(tài)MoS2復(fù)合膜，其因有較高離子電導(dǎo)率和出色的機械性能，而能實現(xiàn)高效滲透能轉(zhuǎn)換，即鹽差能可以更好地轉(zhuǎn)換為電能。
海水和河水之間的滲透能是一種可再生能源，世界上可收集的滲透能總量是每年水力發(fā)電量的兩倍。逆電滲析技術(shù)是一種將鹽差能轉(zhuǎn)換成電能的有效方法，其雖然應(yīng)用前景較好，但是受核心膜組件性能較差影響而廣泛應(yīng)用于實際生活中。
針對上述的問題，國內(nèi)研究者成功制備出了高強度和穩(wěn)定的二維MoS2復(fù)合膜，其是由高濃度金屬相MoS2納米片和一維納米纖維素（CNF）組成的。研究表明，當(dāng)將人造河水和海水混合在一起時，該復(fù)合膜的輸出功率密度能達(dá)到5.2W/m2；相比于半導(dǎo)體相二硫化鉬膜，高濃度金屬相二硫化鉬膜的電子密度更高，對陽離子的親和力更大，所以系統(tǒng)具有出色的離子選擇性和高離子通量，能極大促進(jìn)發(fā)電。
此外，金屬態(tài)MoS2復(fù)合膜還可以在天然水條件下穩(wěn)定工作，而不會阻塞多價態(tài)離子，功率輸出高達(dá)6.7W/m2。有關(guān)研究者表示，該系統(tǒng)在人工和天然水源下的滲透能轉(zhuǎn)換性能不僅超過了商用離子交換膜，而且還超過了最先進(jìn)的宏觀2D納米流體膜。
這項工作表明了宏觀MoS2粉末的巨大潛力，并突出了相工程在調(diào)節(jié)離子擴(kuò)散以及能量轉(zhuǎn)換中的關(guān)鍵作用。研究成果以“Metallic Two-Dimensional MoS2 Composites as High-Performance Osmotic Energy Conversion Membranes”為題發(fā)表在《JACS》。
