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Power generation by reverse electrodialysis in a single-layer nanoporous membrane made from core-rim polycyclic aromatic hydrocarbons.
Nature Nanotechnology ( IF 38.1 ) Pub Date : 2020-03-09 , DOI: 10.1038/s41565-020-0641-5 Xue Liu 1 , Meng He 1 , Dario Calvani 1 , Haoyuan Qi 2 , Karthick B Sai Sankar Gupta 1 , Huub J M de Groot 1 , G J Agur Sevink 1 , Francesco Buda 1 , Ute Kaiser 2 , Grégory F Schneider 1
Nature Nanotechnology ( IF 38.1 ) Pub Date : 2020-03-09 , DOI: 10.1038/s41565-020-0641-5 Xue Liu 1 , Meng He 1 , Dario Calvani 1 , Haoyuan Qi 2 , Karthick B Sai Sankar Gupta 1 , Huub J M de Groot 1 , G J Agur Sevink 1 , Francesco Buda 1 , Ute Kaiser 2 , Grégory F Schneider 1
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Nanoporous graphene and related atomically thin layered materials are promising candidates in reverse electrodialysis research owing to their remarkable ionic conductivity and high permselectivity. The synthesis of atomically thin nanoporous membranes with a narrow pore size distribution, however, remains challenging. Here, we report the fabrication of nanoporous carbon membranes via the thermal crosslinking of core-rim structured monomers, that is, polycyclic aromatic hydrocarbons. The mechanically robust, centimetre-sized membrane has a pore size of 3.6 ± 1.8 nm and a thickness of 2.0 ± 0.5 nm. When applied to reverse electrodialysis, the nanoporous carbon membrane offers a high short-circuit current with an output power density of 67 W m-2, which is about two orders of magnitude beyond that of the classic ion-exchange membranes and current prototype nanoporous membranes reported in the literature. Crosslinked and atomically thin porous polycyclic aromatic hydrocarbon membranes therefore represent new scaffolds that will revolutionize the rapidly developing fields of sustainable energy and membrane technology.
中文翻译：
在由核-缘多环芳烃制成的单层纳米多孔膜中通过反向电渗析发电。
纳米多孔石墨烯和相关的原子薄层材料由于其出色的离子电导率和高选择性而成为逆电渗析研究的有希望的候选者。然而，具有窄孔径分布的原子薄的纳米多孔膜的合成仍然具有挑战性。在这里，我们报告通过核心边缘结构的单体，即多环芳烃的热交联制备纳米多孔碳膜。机械坚固的厘米级膜的孔径为3.6±1.8 nm，厚度为2.0±0.5 nm。当用于反向电渗析时，纳米多孔碳膜可提供高短路电流，且输出功率密度为67 W m-2，这比文献中报道的经典离子交换膜和当前的原型纳米多孔膜要大两个数量级。因此，交联且原子薄的多孔多环芳烃膜代表了新的支架，将革命性地发展迅速发展的可持续能源和膜技术领域。
更新日期：2020-03-09
中文翻译：
在由核-缘多环芳烃制成的单层纳米多孔膜中通过反向电渗析发电。
纳米多孔石墨烯和相关的原子薄层材料由于其出色的离子电导率和高选择性而成为逆电渗析研究的有希望的候选者。然而，具有窄孔径分布的原子薄的纳米多孔膜的合成仍然具有挑战性。在这里，我们报告通过核心边缘结构的单体，即多环芳烃的热交联制备纳米多孔碳膜。机械坚固的厘米级膜的孔径为3.6±1.8 nm，厚度为2.0±0.5 nm。当用于反向电渗析时，纳米多孔碳膜可提供高短路电流，且输出功率密度为67 W m-2，这比文献中报道的经典离子交换膜和当前的原型纳米多孔膜要大两个数量级。因此，交联且原子薄的多孔多环芳烃膜代表了新的支架，将革命性地发展迅速发展的可持续能源和膜技术领域。
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