在浓度差发电系统中引入温度差发电能力如何改变

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细胞中，ATP组成酶能够使用生物膜两边的质子浓度差组成ATP。类似地，人类也能够在纳米标准上使用溶液中的离子浓度差，由此发电。

简略来说，咱们在特制薄膜资料或纳米通道的两边参加盐浓度不同的溶液（比方一边加海水，一边加河水），盐离子在浓度差的驱动下发作纳米标准活动，这一活动进程就能够发生电压和电流。这样的体系被称为“纳米通道盐差能发电体系”或许“纳米标准反电渗析发电设备”。

“浓度差发电”示意图，图左边为HC（高浓度）溶液，右侧为LC（低浓度）溶液。

“浓度差发电”体系的发电功率受许多要素影响，其中之一就是温度。在既往研讨中，研讨者现已测验探求了温度凹凸对此类体系的影响。但在一切研讨中，研讨者都是改动设备的全体温度，而没有测验过对体系两边施加温度差。

在最近发表于《国家科学谈论》（National Science Review, NSR）的研讨工作中，华中科技大学刘伟教授课题组做了这样的测验，他们在体系两边施加正温度差（高浓度侧温度>低浓度侧温度）或负温度差（低浓度侧温度>高浓度侧温度），并经过试验和数值模仿办法，探求了温度差对体系发电能力的影响。

不同温度差下离子浓度散布示意图。IT：等温；PTD：正温度差；NTD：负温度差。

成果发现，在负温度差下，离子的热涌效应（离子分散强度沿运送方向增强）能够促进通道的离子选择性，一起按捺低浓度侧的浓度极化，然后明显进步了膜电压，并改进输出功率。相反，正温度差按捺膜电压，但由于体系电阻下降，分散电流反而有所增加。

高浓度强度下，负温度差能够极大进步体系的输出功率，正温度差按捺体系的输出功率。

从上述效应动身，研讨者还提出了一种电阻可调的离子电压源的构建方法：在低浓度强度下的厚膜体系中，体系膜电压由低浓度侧温度操控，体系内阻则由高浓度侧温度调理。

可调内阻电压源的示意图

上述研讨成果提醒了非对称温度在纳米标准盐差能使用体系中的重要性，并能够进一步推进高性能纳米流体功率器材的优化和制作。