二硫化钼和碳纳米管复合物电极用于盐差能转换

海洋占地球水资源总量的97%,地表面积的70%以上。随着化石燃料等不可再生能源的持续消耗与可再生能源的快速发展,人们对海洋资源的利用越来越重视。海洋能包括潮汐能、波浪能、温差能和盐差能等。其中盐差能是海水和淡水相互作用产生的能量,是以化学能形式存在的海洋能,这种能量较多产生在河口处。目前,压力延迟渗透技术、反电渗析技术和电容混合技术是转换盐差能的三种主要技术。本文构建了一种基于电容混合技术的新型盐差电池,使用二硫化钼和多壁碳纳米管复合物电极作为阳极,活性炭作为阴极。将两种不同离子储存机制的材料复合在一起,二硫化钼具有类似石墨烯的层状结构,层间间距约为石墨烯的两倍,是一种可以与钠离子发生插层反应的电池电极材料。多壁碳纳米管具有典型的双电层效应,放电时在其表面吸附钠离子的同时,可以帮助钠离子更快地进入二硫化钼层间,加快离子传输效率和盐差能的转换效率。对该复合材料进行物理和电化学表征,并与活性炭电极组装的盐差电池,测试其盐差能转换能力。浓度响应电压150 mV,经过一个完整的四步循环后,转换能量密度可达6.96 J·g^(-1)。该器件原材料价格较低,并且不使用离子膜,更加环保,为转换盐差能的研究提供了一种新途径。