(a) Illustration schématique des profils de concentration ionique avec des différences de température transmembranaires asymétriques. (b) Puissance électrique sous différentes différences de température. (c) À de faibles intensités de concentration transmembranaire, les différences de température positives et négatives contribuent à la puissance électrique. À des intensités de concentration transmembranaires élevées, une différence de température négative favorise l'extraction de puissance et une différence de température positive gêne la puissance électrique. Crédit :©Science China Press
L'énergie du gradient de salinité est reconnue comme un candidat prometteur pour la substitution des combustibles fossiles traditionnels. Récemment, la récupération d'énergie par gradient de salinité nanofluidique via des canaux ioniques ou des membranes a suscité un intérêt croissant en raison des progrès de la science des matériaux et de la nanotechnologie, qui pourraient offrir une densité de puissance beaucoup plus élevée que les systèmes d'électrodialyse inverse macro, indiquant son potentiel de récupération de l'énergie bleue (environ 1,4-2,6 TW) libérée par le mélange d'eau de mer et d'eau de rivière, ainsi que l'amélioration de la puissance extraite pour les moteurs thermiques osmotiques à membrane.
Les efforts précédents axés sur le système de conversion d'énergie nanofluidique portent principalement sur les conditions isothermes. Le point de vue conventionnel suggère que l'amélioration du potentiel membranaire nécessite une température plus élevée et une longue longueur de canal pour garantir une grande sélectivité et une différence de concentration efficace élevée. Ce jugement intuitif tient compte de l'augmentation de la température pour obtenir de meilleures performances. Cependant, la différence de température transmembranaire est très importante, élément pourtant longtemps négligé qui a un impact sur les performances des dispositifs nanofuidiques.
Dans un nouvel article de recherche publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques de l'Université des sciences et technologies de Huazhong, La Chine présente une dépendance anormale de la température dans la production d'électricité nanofluidique. Une différence de température négative peut améliorer considérablement le potentiel membranaire en raison de l'impact de la diffusion thermique ionique qui favorise la sélectivité et supprime la polarisation de la concentration ionique, surtout du côté de la faible concentration, ce qui se traduit par une puissance électrique considérablement améliorée. Des moyens simples et efficaces sont également proposés pour fabriquer des sources de tension ionique accordables et améliorer la conversion d'énergie du gradient de salinité sur la base de petits biocanaux nanométriques et de nanocanaux mimétiques.
"Scientifiquement, nous révélons l'importance d'un élément longtemps négligé, différence de température transmembranaire, dans la récupération d'énergie par gradient de salinité nanofluidique, " Le professeur Wei Liu a déclaré :"Pour les applications et les conseils, nous pouvons fabriquer des sources de tension ionique accordables, où la tension est réglée par la température du côté à faible concentration et la résistance interne ajustée par la température du côté à haute concentration. Et la chaleur résiduelle peut être utilisée pour améliorer la puissance de sortie et le flux ionique en établissant une différence de température transmembranaire pour correspondre à l'intensité de concentration transmembranaire optimale sous les biocanaux nanométriques et les nanocanaux mimétiques. »
