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Vertically Transported Graphene Oxide for High-Performance Osmotic Energy Conversion.
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-04-28 , DOI: 10.1002/advs.202000286 Zhenkun Zhang 1 , Wenhao Shen 2 , Lingxin Lin 1 , Mao Wang 2 , Ning Li 1 , Zhifeng Zheng 1 , Feng Liu 2, 3 , Liuxuan Cao 1
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-04-28 , DOI: 10.1002/advs.202000286 Zhenkun Zhang 1 , Wenhao Shen 2 , Lingxin Lin 1 , Mao Wang 2 , Ning Li 1 , Zhifeng Zheng 1 , Feng Liu 2, 3 , Liuxuan Cao 1
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Reverse electrodialysis is a promising method to harvest the osmotic energy stored between seawater and freshwater, but it has been a long‐standing challenge to fabricate permselective membranes with the power density surpassing the industry benchmark of 5.0 W m−2 for half a century. Herein, a vertically transported graphene oxide (V‐GO) with the combination of high ion selectivity and ultrafast ion permeation is reported, whose permeation is three orders of magnitude higher than the extensively studied horizontally transported GO (H‐GO). By mixing artificial seawater and river water, an unprecedented high output power density of 10.6 W m−2 is obtained, outperforming all existing materials. Molecular dynamics (MD) simulations reveal the mechanism of the ultrafast transport in V‐GO results from the quick entering of ions and the large accessible area as well as the apparent short diffusion paths in V‐GO. These results will facilitate the practical application of osmotic energy and bring an innovative design strategy for various systems involving ultrafast transport, such as filtration and catalysis.
中文翻译：
用于高性能渗透能转换的垂直传输氧化石墨烯。
反向电渗析是一种很有前途的收集海水和淡水之间储存的渗透能的方法，但半个世纪以来，制造功率密度超过5.0 W m -2行业基准的选择性渗透膜一直是一个长期的挑战。在此，报道了一种兼具高离子选择性和超快离子渗透性的垂直传输氧化石墨烯（V-GO），其渗透性比广泛研究的水平传输氧化石墨烯（H-GO）高三个数量级。通过混合人造海水和河水，获得了前所未有的10.6 W m -2的高输出功率密度，优于所有现有材料。分子动力学（MD）模拟揭示了 V-GO 中超快输运的机制是由于离子的快速进入和较大的可及区域以及 V-GO 中明显的短扩散路径所致。这些结果将促进渗透能的实际应用，并为涉及超快传输的各种系统（例如过滤和催化）带来创新的设计策略。
更新日期：2020-06-24
中文翻译：
用于高性能渗透能转换的垂直传输氧化石墨烯。
反向电渗析是一种很有前途的收集海水和淡水之间储存的渗透能的方法，但半个世纪以来，制造功率密度超过5.0 W m -2行业基准的选择性渗透膜一直是一个长期的挑战。在此，报道了一种兼具高离子选择性和超快离子渗透性的垂直传输氧化石墨烯（V-GO），其渗透性比广泛研究的水平传输氧化石墨烯（H-GO）高三个数量级。通过混合人造海水和河水，获得了前所未有的10.6 W m -2的高输出功率密度，优于所有现有材料。分子动力学（MD）模拟揭示了 V-GO 中超快输运的机制是由于离子的快速进入和较大的可及区域以及 V-GO 中明显的短扩散路径所致。这些结果将促进渗透能的实际应用，并为涉及超快传输的各种系统（例如过滤和催化）带来创新的设计策略。
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